韩国生物 3D打印机制造商T&R Biofab首次成功制造肝组织并将其移植到动物试验对象中。


使用该公司改进的 3DX 生物打印机之一,其研究人员已经能够将球形微组织图案化成结构,这些结构复制了在人类肝脏内发现的“小叶”的结构。一旦植入实验室小鼠体内,由此产生的“微器官”就显示出极好的生存能力和结构稳定性,这可能使它们朝着未来的再生肝脏疗法迈出重要的一步。


3D 生物打印实际上可以改变 [细胞] 3D 结构,一旦注射到动物体内,它的植入效果比没有结构的 3D 对应物要好得多。


3D 生物打印技术取得突破性进展,具有极好的生存能力和稳定性


这是第一个成功完全生物打印高度组织化的构建体,一旦移植,几乎没有观察到细胞死亡或纤维化组织。


研究人员的 3D 生物打印和植入技术。


人体由多种不同的多尺度组织和器官组成,肝脏是一个特别具有高度血管化的例子。在人类肝脏中,大约 80% 由称为肝小叶的小功能单元组成,而 3D 生物打印技术的进步越来越多地使复制这些构建块成为可能,并创建更厚、更可行的软组织模型。


然而,培养这些肝细胞仍然很困难,特别是在尝试对具有足够血管化和细胞活力的器官进行生物打印以进行潜在移植时。生物打印小叶的主要缺点之一在于用于创建它们的技术,因为基于紫外线的方法通常需要使用可能对肝细胞有毒的交联剂,从而损害其生存能力。


同样,在先前的研究中,肝脏已经进行了微尺度生物打印和移植,但它们只能让动物试验对象多活 5 到 25 天,限制了这种方法在人类的应用。为了解决这个问题,并开发出一种以更高水平的细胞放置精度生产更多活组织的方法,T&R Biofab 的团队去年开发了一种新型挤出技术。


实际上,研究人员修改后的方法包括使用带有用于肝细胞、内皮细胞和无细胞生物墨水的插槽的小叶形墨盒来产生血管化结构,但将这些材料挤压成 3D 层仍然很麻烦,而且它们的风险发现坍塌在很大程度上取决于其组成材料的特性。


现在,在初步研究成功的基础上,韩国团队采用了微流体方法来开发他们的技术的第二次迭代,该技术能够产生具有显着提高的生存能力的小叶状球体,从而赋予它们在人体细胞中的潜力-基于治疗应用和患者特定药物的研发。


3D 生物打印技术取得突破性进展,具有极好的生存能力和稳定性


在十天内对细胞活力进行成像。


T&R Biofab 团队的小叶样品显示出比非结构化形状样品更高的细胞活力。图片来自先进材料杂志。


肝组织移植成功


凭借他们的新技术,T&R Biofab 科学家基本上将挤出与微流体乳化相结合,以高速生产尺寸均匀的球体,无需交联。在实践中,该团队的方法看到他们再次用细胞填充前体墨盒,但这次他们将它们沉积成横截面形状,赋予它们天然的耐用性。


微流体技术的使用使得无需将纤维切成碎片即可生成微肝球,在不损失细胞活力的情况下具有非常高的重现性。


在测试期间,该团队通过生产几个小叶微组织球体来评估他们改进的方法,与非结构化样品相比,每个球体都显示出增强的细胞活力。更重要的是,在最初的实验后四天,血管结构的宽度已经增长到大约 20 微米,这是许多传统挤出生物打印机无法达到的分辨率。


制造一个小至 250 微米的球体,具有高度分隔的结构,模拟体内组织的表型,这是闻所未闻的。


在证明了他们技术的有效性后,研究人员继续通过将它们注射到实验室小鼠中来测试他们打印的小叶的植入潜力。小叶样本不仅在体内形成血管,而且与非结构化替代品相比,它们的结构完整性显着改善,同时几乎没有丧失活力。


因此,T&R Biofab 的科学家认为,虽然他们的球体本身并不新颖,但它们具有业内“闻所未闻”的分隔体内结构,因此,如果有足够的研发,用于创建它们的技术可能被部署用于开发“革命性”疗法,恢复受损人体器官的功能。


虽然 T&R Biofab 开发的技术最终可能会完全放弃对完全打印器官的需求,但多组研究人员目前正在努力实现这一目标。例如,通过其打印到灌注计划,3D Systems正在开发一种超精密的 3D 生物打印方法,用于打印全尺寸支架。


同样,EPFL衍生出的Readily3D在开发3D 打印人体胰腺模型的工作中取得了重大进展。据报道,作为欧盟资助的 Enlight 项目的一部分,该公司的技术能够在短短 30 秒内生产出用于糖尿病药物测试应用的组织。


在其他地方,3D 生物打印专家对其创建可移植器官的可行性仍然存在分歧,天然组织和合成组织之间的相互作用被认为是一个潜在的问题。理论上可以对此类器官进行编程以防止宿主排斥,尽管这尚未在实践中进行测试。


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