科學(xué)家研究出3D打印微器官新技術(shù)

3D打印機(jī)再也不是僅僅能制造一些塑料小玩意兒了——科學(xué)家稱裝填胚胎干細(xì)胞的3D打印結(jié)構(gòu)將來(lái)可能幫助醫(yī)生制造器官移植病人所需的微器官。來(lái)自人類胚胎的胚胎干細(xì)胞可以發(fā)育成各種人體細(xì)胞，如腦細(xì)胞、心臟細(xì)胞和骨細(xì)胞。因此它們很適合用于再生醫(yī)學(xué)——修復(fù)或代替受損的細(xì)胞、組織、器官。

科學(xué)家通常用各種生物因素誘導(dǎo)胚胎干細(xì)胞轉(zhuǎn)變成特定的組織形態(tài)——這一過(guò)程稱為分化。這一過(guò)程開(kāi)始時(shí)細(xì)胞形成名為胚體的球狀團(tuán)塊，胚體是模仿胚胎發(fā)育早期的一種活性形態(tài)。

現(xiàn)有研究表明胚胎干細(xì)胞生長(zhǎng)的最佳條件不是平平的培養(yǎng)皿，而是模擬人體的3D環(huán)境。最近，科學(xué)家發(fā)展了一種胚胎干細(xì)胞3D打印機(jī)。3D打印機(jī)沉積材料層，就像普通打印機(jī)噴墨一樣，只是它能在一層材料上堆疊另一層材料，搭建3D物體。

過(guò)去，胚胎干細(xì)胞3D打印機(jī)只能制造平面排列或簡(jiǎn)單的堆積，這被稱為細(xì)胞“石筍”。如今，研究者聲稱他們首次開(kāi)發(fā)出能夠打印3D結(jié)構(gòu)的方法，用以裝填胚胎干細(xì)胞。

合作研究者Wei Sun目前是北京清華大學(xué)(Tsinghua University)和費(fèi)城德雷塞爾大學(xué)(Drexel University)的機(jī)械工程教授，他告訴LiveScience：“我們可以在可控條件下用3D打印技術(shù)制造胚體，生產(chǎn)一模一樣的胚胎干細(xì)胞模塊。”

Sun補(bǔ)充道：“理論上這些模塊可以像樂(lè)高積木一樣搭建組織甚至微器官。”

實(shí)驗(yàn)中，研究者同時(shí)還用水凝膠打印了小鼠胚胎干細(xì)胞，這種材料與軟性隱形眼鏡的材料屬同類。由于胚胎干細(xì)胞比較脆弱，科學(xué)家必須就可能保護(hù)它們——例如，找到最適宜的溫度及增大打印噴嘴。

根據(jù)最新研究，90%的細(xì)胞能夠在打印過(guò)程中存活下來(lái)。研究者稱這些細(xì)胞會(huì)在水凝膠支架中增殖成胚體，還會(huì)分泌健康胚胎干細(xì)胞才會(huì)分泌的蛋白?？茖W(xué)家還能將水凝膠溶解獲得胚體。

胚體的尺寸和單分散性會(huì)強(qiáng)烈影響將會(huì)變成的細(xì)胞類型。研究者稱他們的新技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，能更好的控制胚體的尺寸和單分散性。

Sun在一份聲明中稱：“制備好的胚體很純凈，可以作為組織生長(zhǎng)非常好的起點(diǎn)。能在可控條件下生產(chǎn)胚體非常令人興奮。”

北京清華大學(xué)(TsinghuaUniversity)的副教授，該研究的合作者Rui Yao稱：“我們的下一步工作是研究怎樣通過(guò)改變打印和結(jié)構(gòu)參數(shù)來(lái)調(diào)整胚體的尺寸，以及怎么通過(guò)改變胚體尺寸來(lái)制造不同種類的細(xì)胞。”

長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，研究者想同時(shí)打印不同種類的胚體。Yao說(shuō)：“這樣能夠促進(jìn)臨近的不同細(xì)胞同時(shí)生長(zhǎng)，為在實(shí)驗(yàn)室生長(zhǎng)微器官奠定基礎(chǔ)。”