哈佛与麻省理工3D打印带血管的肝脏芯片

我们可以在很大范围内调整水凝胶的机械性能。我们还可以控制凝胶的形成速度:重要的是不要太快或太慢,Daniel Aili说。

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蚯蚓切成两半可以再生,壁虎断尾后可以重新生长,与动物神奇的再生能力不同,人体组织和器官的损伤修复离不开组织工程技术的发展,其技术核心是构建细胞培养基质材料,实现受损组织和器官的重建。日前,天津大学教授仰大勇世界首创新型细胞培养变色水凝胶,实现在观测细胞三维培养过程中基质材料荧光的即时可控开关。

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LiU的科学家开发了一种新方法来生产水合物质,水凝胶,其性质类似于体内细胞的自然环境。该材料可以适应难以培养的细胞类型的各种要求,并在微芯片上产生器官样结构。

bfa234.com ,除了用于药物测试和移植的器官的可能性,3D打印技术已经成功地用于创建骨骼,包括脊椎骨,下颌骨,和整个胸廓,以及软骨结构,如耳朵和气管。3D打印技术未来的应用包括3D生物打印的现场,可以帮助在战场上修复伤口,而3D打印的皮肤能够恢复正常的烧伤,或仅仅是用于美容化妆。

可以做到荧光“关”时,用于消除背景荧光的干扰,从而更方便地观测多染色的细胞结构;荧光“开”时,“点亮”基质,用于定位细胞在基质中的相对位置。

类器官和器官芯片研究获进展 近日,中国科学院大连化学物理研究所秦建华研究员及其团队在《先进材料》上发表题为水凝胶介导的类器官和器官芯片研究的进展报告。类器官和器官芯片是生命科学领域的新兴前沿科学技术,用以在体外依据细胞自组装和工程学设计等不同原理形成3D器官模型系统,可部分克服传统动物模型的局限不足,被认为是近年来的突破性技术,在组织器官发育、疾病研究、新药研发和再生医学等领域具有重要应用前景。但是,目前类器官和器官芯片在解决细胞培养基质成分复杂性、低可控性、芯片材料吸附性等方面仍面临一些挑战。近年来,随着材料领域的快速发展,以水凝胶为代表的生物功能材料为建立高稳定性和高可信度的体外3D器官模型提供了新的契机。水凝胶是一种含水量较高的高分子材料,成分相对明确,大多具有可调的物理化学性质和良好的生物相容性,可在体外提供仿生细胞外基质,模拟人体组织微环境并指导多种细胞行为,已成为组织器官体外制造中的关注热点,也为体外建立3D器官模型系统提供了新的途径。该进展报告重点介绍了目前不同种类水凝胶材料特性,以及其在类器官和器官芯片中的最新研究进展;探讨了水凝胶材料的关键理化因素对干细胞衍生类器官分化、形成的影响,以及基于水凝胶材料构建的器官芯片类型等;此外,针对当前类器官和器官芯片研究中面临的挑战,从体内组织器官发生到仿生工程学设计策略出发,提出了基于水凝胶材料构建3D类器官模型的策略性指导和可能的解决方案,并对未来该领域发展方向进行了展望。近年来,秦建华团队主要致力于器官芯片与生物医学的前沿交叉研究,已经在生物功能材料、器官芯片构筑,以及干细胞与类器官研究等方面取得重要进展,系统构建了一系列功能性的3D组织器官模型和类器官芯片创新体系,为生命科学领域、医学研究和药物研发等提供了新的策略、思路和平台。上述工作得到中科院战略性先导科技专项和国家自然科学基金等支持。相关论文信息:

我们的新材料可以在很大范围内调整性能。新的功能,例如细胞所需的小蛋白质片段,可以被合并,这样即使是挑剔的细胞也可以复制和发挥作用,Daniel Aili说道,他和Carl-Fredrik Mandenius一起领导了这项研究。两人均在物理,化学和生物学系(IFM)工作。

人体组织和器官都是数以万计的细胞组成的。比如心脏是由比较单一的心肌细胞组成的,而肾脏则细胞种类较多,仅肾小球中就有:血管内皮细胞,肾小囊壁层上皮细胞,肾小囊脏层上皮细胞,系膜细胞。千里之行始于足下,人体器官3D打印亦不例外,不论构成他们的细胞种类有多少,都要从培养细胞做起。

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然而,培养人体细胞并不容易。它们通常具有非常特殊的要求,并且容易死亡。在体内,细胞被称为基质的支撑结构包围。这是一种水合凝胶,主要由蛋白质和碳水化合物组成。细胞的环境从一种组织类型到另一种组织类型不同,并且对细胞功能具有重大影响。LiU的研究人员正在开发软材料,模仿身体细胞的自然环境,用于细胞培养。

用常规培养方式培养的细胞,其形态和功能与人体内的细胞并不完全相同。而用使用生物3D打印技术,可以让细胞按照预先的设计的形状和细胞之间的联系生长,更贴近人体的真实情况,从而达到模拟人体组织和器官的目的。无论是人造血管、软骨组织,还是肝脏组织、肾脏组织,其核心是特定类型细胞的分离及大规模扩增。

中国科学家世界首创新型细胞培养变色水凝胶

该材料在生物制造的文章中描述,由两种在水中混合的组分和活细胞组成。发生化学反应,使组分形成水合凝胶,水凝胶,类似于天然存在的基质。这种化学反应是自发发生的,不会影响细胞。科学家们对水凝胶特性进行了广泛的测试,并将其与其他常用材料进行了比较。

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他们研发的新型细胞培养变色水凝胶具有良好的生物相容性,对细胞没有毒副作用,可以作为一种优良的三维细胞培养基质。特别值得一提的是,这种水凝胶对于外加的离子刺激具有快速可逆荧光响应,在观测细胞时能实现基质荧光的实时开关可控,这些外加的离子对于细胞生长没有影响。

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