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斯旺西大学3D生物打印组织可用于药物研究

发布时间: 2015-01-28 07:03 来源: 天工社 作者: 网络 点击: 我要评论 条评论)

近日,英国斯旺西大学(SwanseaUniversity)的一队科学家开发出了一种新的3D生物打印活组织模型,该模型可用于药物测试。这个研究团队一直以来都在研究一一种能够帮助开发新药和新的治疗方法的技术。如今这个由威尔士打印与涂覆中心(WelshCentreforPrintingandCoating)的DanielThomas博士领导的团队已经开发出一种工艺,可以通过精密的沉积技术生产出复杂的组织架构。

在过去十年里,全球每年用于药物开发的投资已经增长了一倍,达到了300亿英镑。而与此同时,每年被批准用于临床的药物平均数量却减少到以前的十分之一。目前,测试新药安全性的临床前研究通常会使用实验室动物和传统的2D细胞培养模型。这些方法都不能准确测试出一个药物可能会在人体里引起的反应。

而如今很多科学家转而寻求使用3D生物打印技术作为其解决方案,该技术主要以可扩展的形式精确、反复沉积生物活性材料。随着这一生物制造技术的进步,可用于新药产品测试的耐用生物组织正逐步进入人们的视野。

Thomas博士解释说,“使用可自主分化的3D生物打印工艺,那么就没有必要3D打印出形成一个组织所要求的所有细节。这个概念就是,一旦相关的细胞被放置在正确的位置上,大自然会完成剩下的过程。这是一种类似工程上自上而下的方法在生物组织制造上的应用,这与胚胎里的一个细胞知道自己如何组成复杂的器官没什么差别。四十亿年来大自然一直在不断发展这种能力,我们应当把这种能力为己所用。因此,我们不必逐层打印出血管或神经系统网络,因为这些可以通过使用特定的三维干细胞分化过程来产生。”

该3D生物打印技术的原理图,可生成用于药物测试的实验性组织

在将来,3D生物打印技术将可能被作为创造更高级结构的方法。从长远来看,这种技术提供了制造器官化的组织结构的潜力。可以被用来修复或替换病人的受损组织,从而形成一种更为安全和有效的医疗方式。不过这一方向也面临着很多根本性的障碍,比如平衡支架属性的优化、精细度、以及细胞迁移、增殖和分化等的问题,都需要时间一步一个脚印的克服。

“通过进一步改进这个工艺,我们就可以制造出具有可衡量的运行机制、代谢能力和功能特性的组织。这是从利用生物打印技术生成支架,然后再形成复杂的组织结构的角度。”Thomas博士说。

斯旺西大学的这个工艺专门沉积细胞外基质(ECM)蛋白形成3D形式的支架。ECM存在于所有细胞之间的生物支持材料,对于生物组织结构的形成至关重要。

细胞外基质3D生物打印技术,可用于生成蛋白质生物支架。这些可作为干细胞和转化生长因子α的生长孵化器。

这种以按需、可控、安全地方式生成功能组织的技术很有可能在未来的某一天引起人类医疗保健的革命,而且不可避免地对人类的未来产生巨大的影响。

(责任编辑:单刀)
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