研究

科学家开发出新的超精密单电池分辨率3D生物印刷技术

研究人员慕尼黑应用科学大学已经开发出一种高度准确的3D生物印刷方法,其能够以单细胞分辨率创建人类组织。

通过向细胞层下面的水凝胶发射超短近红外(NIR)激光,该团队已经能够喷射出微小的细胞簇,并将它们装入3D支架中。这种新方法可以根据细胞形态以93-99%的存活率转移单个细胞,随着进一步自动化,科学家们相信它可以产生功能性组织移植。

科学家的新的生物监测过程能够精确地识别和沉积特定的细胞。通过高级功能材料杂志的图像。

高分辨率3D BioPlinting

在科学界中,生物印刷的软组织替代品的潜力是众所周知的,并且特别是在药物研发和预防年龄相关的细胞变性的时候进行了许多实验。尽管如此,近年来已经开发出许多不同的创造组织支架的方法,精确定位个体细胞仍然是一个重大挑战。

虽然基于喷墨和按需接近的方法先前已经表现出单细胞精度,但它们通常遭受低精度和可行性。或者,声学电池图案化技术证明了较小的损害并实现了高水平的分辨率,但这些方法不允许操纵特定细胞。

Given the potential of pinpoint single-cell control in encouraging proliferation and ultimately designing tailored, functional human soft tissues, the scientists developed their novel approach in 2018. Based around a pulsating NIR laser, the team’s technique allowed them to transfer small hydrogel droplets of around 10-30 cells onto a target substrate.

在其最新研究中,慕尼黑科学家现在已经精致了这一程序,以便在将它们移动到目标表面之前从水库中选择特定细胞。通过高水平的精度,分辨率和细胞生存性,研究人员的修订技术可以代表更加活跃的组织移植的重要一步。

慕尼黑科学家修订的3D生物打印工艺。
科学家经修订的3D生物印刷过程。通过高级功能材料杂志的图像。

新慕尼黑法

在研究人员中,它们的优化方法,它们将原始设置安装在倒光学显微镜上,它们可以根据其形状,尺寸或荧光识别细胞。然后将1030nm激光烧成下面的水凝胶中,其波长足以使细胞在单个或多个组中的“射流”中,而不会损坏它们的整体活力。

在测试期间,科学家用50,100和200μm的间隙印刷的人间充质干细胞(HMSCs)排在明胶涂覆的基材上。经过详细的分析,结果表明,该团队已经实现了极高的精度水平,大多数细胞偏离其目标位置小于一个细胞直径(14-32μm)。

为了评估其技术对HMSC的可行性的影响,研究人员将它们沉积在胶原蛋白表面上,实现高达100%的活力。然而,在200μm的距离处间隔开的细胞实际上彼此移动,表明其机械信号无法到达相邻的电池。

此外,发现手动转移HMSCs每种细胞约20秒,限制了过程的可扩展性。为了使细胞转移速度增加,科学家认为,在将来,可以将它们的过程与双光子立体刻度(2pp)结合起来,使得能够创建新的器官设备和最终功能人体组织替代品。

混合生物制动方法

Bioplinting仍然是一个实验性的但迅速推进的技术,因此目前正在开发各种细胞沉积方法。

研究人员来自浴浴大学布里斯托大学开发了一个新的声学 - 能源生物制版技术叫“Sonolithography”。使用超声波将粒子图案精确将粒子图案置于基板上的团队的新工艺可以在药物测试应用中部署。

基于科学家大学在布法罗已经采取了一种完全不同的方法,通过设计一个基于vat- sla的快速3D生物打印技术的过程。利用他们的技术,研究人员能够将制造细胞负载水凝胶结构所需的时间从6个多小时减少到19分钟。

相比之下,研究人员如那些蒙特利尔大学,最近寻求采用低能量激光器作为开发新的手段'按需滴下'3D BioPlinting方法。广泛地,该团队的方法涉及彼此喷射细胞以形成更大的液滴,其可用于构建未来的软组织。

研究人员的调查结果在题为“用超短激光脉冲的单电池生物制版该研究是由张俊、Patrick Byers、Amelie Erben、Christine Frank、Levin Schulte‐Spechtel、Michael Heymann、nitsa Docheva、Heinz P. Huber、Stefanie Sudhop和Hauke Clausen‐Schaumann共同完成的。

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特色图片显示科学家的发光标记的人干细胞。通过高级功能材料杂志的图像。

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