更接近于人体 新型3D模型助力科学家揭开癌细胞的真面目

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以前,传统的癌细胞研究只能在皮氏培养皿和显微镜载玻片中进行。而现在,研究人员开发了一个新的三维模型,这个模型可模拟更为接近于人体的环境,从而分析癌细胞的复杂性。每天,人体内会产生约 1000 亿个新细胞。这些新细胞与数以万亿计之前产生的细胞一起形成了我们赖以生存的组织和器官。有时,在细胞产生的过程中,其 DNA 发生突变,使得细胞存在缺陷并可能会对人体内部环境产生潜在危险。

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上周,3D打印领域发生了很多大事,如果你还不知道,那么,就请跟随小编的脚步一起去看看这些大事件吧!

必发官网网址 ,普渡大学的研究人员Luis Solorio用聚合物帮助创造了一个逼真的癌症环境,以更好地预测药物如何阻止其发展。

通常情况下,细胞会识别自身的缺陷并很快自行终止。但有时候,突变的细胞非但没有自行消除,反而不断复制,从而形成可以分裂、转移并侵入身体其他部分的肿瘤,这种侵入通常是通过血流完成。

癌症危及生命的主要原因之一是肿瘤细胞在病人体内发生转移。因此,研究肿瘤细胞转移和侵袭过程,对于深入理解癌症的致命机理至关重要。日前,重庆大学公布的一项研究进展,有望解开肿瘤细胞转移机理谜团,为探索新的治疗手段提供思路。

1、研究人员用3D生物打印入金原子的基体在太空中培养癌细胞 据悉,美国宇航局的附属研究中心BioServe Space Technologies正在开展一个名为磁性3D细胞培养的研究项目。该项目使用一种在地球上开发的生物打印技术,在国际空间站上培养结构更真实的癌细胞,以推进癌症的治疗研究。 通过将金原子打印入人类癌细胞培养物上的一个聚合物基体中,研究人员能用磁体来控制细胞的结构和运动。这是因为金原子强烈地与细胞膜结合在一起,使得它们具有磁反应。 据介绍,为了操作目的而在癌细胞中加入金原子不会干扰或影响细胞的生物进程,因而将这项生物打印技术用于癌症研究是可行的。此外,培养出结构更真实的癌细胞可能会降低药物开发成本,还可能带来其他好处。这项调查测试了一项新技术,其他科学家可以视情况将其应用于自己的研究领域,研究人员总结道。 2、苏黎世研究员率先开发出能承重的4D打印结构 据悉,苏黎世联邦理工大学工程设计与计算实验室的研究人员成功开发出一种4D打印结构,它能以一种完全受控的方式来改变自身形状,从而使得研究人员能指导材料的反应。这些结构也能承受重量。ETHZ团队率先开发出这种能承重的4D打印结构。 据研究人员介绍,4D打印具有一次性打印出一个带有刚性和弹性部分的平面初始形状是非常高效的。直接生产3D物体或用不同的部件组装成3D物体要复杂得多,并且更耗时等优点。 4D打印技术常应用于航空航天领域,但ETHZ研究人员也在寻找新的应用,如可以打开和关闭的阀门,或医用支架。目前虽然研究人员正在手工操纵这些结构,但他们正在研究一种能让结构对温度作出反应的技术。他们还在研究气动管或膨胀材料,这些材料可以让结构对湿度作出反应。 3、研究人员开发出通过控制温度条件拉伸物体的新型3D打印技术 佐治亚理工学院的研究人员团队利用张拉整体式结构原理开发了一种用于创建能够通过控制某些温度条件来拉伸物体的3D打印技术。研究团队表示这种技术可以用于太空任务,创建生物医学装置和其他应用。你甚至可以将该技术称为4D打印的示例。 据了解,在开发这种3D打印方法时,研究人员需克服前所未有的挑战。一方面,研究人员必须精确地控制结构扩张的速度和顺序。幸运的是,该团队可以使用形状记忆聚合物进行,可以在每个支柱扩展速度方面进行微调。 研究人员认为,3D打印Tensegrity结构可用于构建空间探索所需的轻量级结构,甚至是形体变化的软机器人。这些活跃的Tensegrity对象在设计上非常优雅,同时为可部署3D结构开辟一系列可能性。 4、加速制造业转型升级 惠普在中国推出3D打印方案 惠普公司宣布正式在大中华地区推出备受殊荣的HP Jet Fusion 3D打印解决方案,以帮助加速该地区制造业转型升级。在全球拥有1万多个客户的国内领先3D打印服务提供商先临三维云打印,计划将在中国北京、成都、广州、南京、上海等地区的50余个地点与惠普合作部署为客户定制化的3D打印解决方案。另外,作为中国最大的3D打印解决方案提供商之一,无限三维也将在苏州和青岛等地的技术中心部署惠普3D打印解决方案。 惠普还宣布,将HP Partner First 3D打印专业化经销商计划扩展至大中华地区;中国石化燕山石化计划与惠普合作扩展3D打印开放材料及应用生态系统;在多个城市设立3D打印展示和体验中心,以加深与现有和潜在客户及合作伙伴的沟通协作。 5、电子香烟对人体DNA的损伤度如何?新型3D打印筛选装置给出结果 康涅狄格大学的研究人员研发出一款可以测量DNA损伤的新型3D打印测试装置,该装置旨在测试电子香烟会人体造成的不可逆的影响。 使用该新型低成本测试设备,UConn化学家团队发现,电子香烟在DNA损伤方面可能与未过滤的香烟一样有害。即使是非尼古丁电子香烟也会引起与过滤香烟相同的DNA损伤。UConn研究发现,这可能是由于电子香烟中含有许多化学添加剂。毫无疑问,由DNA损伤引起的细胞突变可能导致癌症和其他危及生命的并发症。 据UConn化学系首席作者和博士后研究员Karteek Kadimisetty介绍,这种3D打印设备在测试过程中将化学物质转化为代谢物完全颠覆了传统方法。这也暗示了3D打印将快速扩张DNA筛选世界的潜力。 关键词:3D打印

以前的研究表明,大多数癌症死亡的发生是因为它在体内扩散或转移。治疗癌症的一个主要障碍是无法试验转移本身并剔除它需要传播的东西。

幸运的是,卡内基梅隆大学机械工程菲利普·勒迪克教授和博士生詹姆斯·李·万及匹兹堡大学乳腺癌研究员卡罗拉·诺伊曼博士合作,开发了一个面向患者的模型。科学家可以使用这个模型更好地理解并最终终止癌细胞的迁移。

肿瘤细胞在体内如何运动,成为近年来世界各国科学家的研究热点。该项研究一个难点在于,人体血管等三维组织结构非常复杂,要在实验中模拟肿瘤细胞的转移并不容易。

过去的研究使用3D打印机来重建受控制的癌症环境,但这些复制品对于药物筛选仍然不够现实。

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重庆大学物理学院教授刘雳宇团队与美国普林斯顿大学、中国科学院物理研究所等单位,经过数年合作,利用微生物芯片技术,在体外成功构建出了一种模拟肿瘤细胞侵袭的三维微环境。与传统的临床活体实验或生物学研究的方法不同,该方法克服了培养皿中细胞在二维环境中难以模拟肿瘤细胞侵袭的缺陷,开辟研究癌症转移的新手段。“体外三维模型方法还需完善,但已经接近人体和组织的微环境,有助于科学家更好地研究肿瘤细胞的侵袭环境和转移过程。”刘雳宇说。

我们需要比3D打印机更精细的分辨率,生物医学工程助理教授Solorio说。

该研究组的研究论文发表在《Scientific Reports》,题为“通过微铣技术在芯片方法中模拟三维癌症的嵌入式脉管系统结构(Mimicking Embedded Vasculature Structure for 3-D Cancer on a Chip Approaches through Micromilling)”。

证实体外构建三维模型的可行性,只是该研究的起步阶段。近3年来,刘雳宇团队与合作者,通过微流体芯片技术利用胶原蛋白,构建出了乳腺癌细胞转移时组织和血管相邻的微结构,并发现人体组织内带有取向性的胶原蛋白纤维会极大协助和增强癌细胞的侵袭能力。该研究日前发布在《美国科学院院报》杂志上。

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