科技日?qǐng)?bào)實(shí)習(xí)記者 張佳欣
據(jù)21日《物質(zhì)》期刊上的最新論文，美國布列根和婦女醫(yī)院、哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員將3D生物打印與冷凍保存技術(shù)相結(jié)合，創(chuàng)造出可以保存在零下196℃的冰柜中的組織，并可在幾分鐘內(nèi)解凍以供立即使用。
3D打印生物組織的廣泛研究和臨床應(yīng)用存在一個(gè)主要障礙，就是它們的保質(zhì)期很短，可能只有幾小時(shí)到幾天不等。就像器官移植一樣，生物組織必須迅速運(yùn)送到需要它的地方，否則無法存活。
使用3D生物打印技術(shù)制造人造人體組織的做法最早出現(xiàn)在20年前。與傳統(tǒng)3D打印一樣，墨水通過一個(gè)噴嘴被逐層擠壓成預(yù)先指定的形狀。在生物打印中，墨水通常由嵌入活細(xì)胞的明膠狀支架組成。冷凍生物打印的工作原理與此相同，不同之處在于，打印是直接在溫度低至零下20℃的冷板上進(jìn)行。在組織被打印出來后，它們立即被移到低溫條件下進(jìn)行長期儲(chǔ)存。
低溫打印還有一個(gè)額外的優(yōu)勢(shì)，那就是它可以制造出比傳統(tǒng)生物打印方法更復(fù)雜的形狀。“生物墨水絲在到達(dá)冷板后的幾毫秒內(nèi)就會(huì)凍結(jié)，不會(huì)變形。”主要作者、布列根和婦女醫(yī)院的生物醫(yī)學(xué)工程師Y·史瑞克·張說，“然后我們就可以逐層創(chuàng)建一個(gè)獨(dú)立的3D結(jié)構(gòu)。”
低溫的使用也解除了對(duì)可使用的打印墨水類型的限制。在傳統(tǒng)的生物打印方法中，墨水必須具有黏性才能保持其形狀，但在較低的溫度下，大多數(shù)液體自然會(huì)變得更粘稠。
冷凍保存劑是細(xì)胞在低溫下存活的必需品，它可以防止?jié)B透休克，并限制可能破壞細(xì)胞膜的冰晶的形成。研究人員此次將更多精力放在了尋找能夠最大程度保持細(xì)胞活力的冷凍保存劑上。
他們證明，在生物組織再次恢復(fù)生機(jī)前，可以至少保存三個(gè)月。張說：“讓生物組織‘復(fù)活’，就像是讓任何類型的低溫儲(chǔ)存細(xì)胞復(fù)活一樣，即把它們放回溫暖的介質(zhì)中，再將其快速解凍。”
為了證明這些組織可以保留其原有的功能，研究人員進(jìn)行了一系列細(xì)胞活性分析，證明細(xì)胞可以像以前一樣經(jīng)歷分化過程。
在未來，3D生物組織打印可能會(huì)成為測(cè)試新藥或幫助疾病、受傷后需要替換組織的患者的現(xiàn)實(shí)模型。能夠長時(shí)間冷凍生物打印的組織，將使研究人員能夠進(jìn)一步合作開發(fā)這些應(yīng)用程序，并有機(jī)會(huì)延長其儲(chǔ)存時(shí)間，以便在臨床前和臨床環(huán)境中使用。
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