科學(xué)家使用活體3D生物打印技術(shù)培育出新的肌肉

由倫敦大學(xué)學(xué)院的科學(xué)家組成的團(tuán)隊(duì)使用一種被稱為"活體3D生物打印"的微創(chuàng)技術(shù)，成功地在小鼠身上培育出了新的肌肉。

這項(xiàng)新研究可能為器官修復(fù)和重建的微創(chuàng)外科技術(shù)鋪平道路，從而消除復(fù)雜情況下兒童對(duì)器官移植的需要。

在《自然生物醫(yī)學(xué)工程》（Nature Biomedical Engineering）上發(fā)表的一項(xiàng)開創(chuàng)性國(guó)際研究中，來(lái)自倫敦大學(xué)學(xué)院大奧蒙德街兒童健康研究所(UCL GOS ICH)的研究人員開發(fā)了一種光敏生物凝膠，它利用光處理將健康的新組織直接"打印"到特定的組織和器官中，并維持使其茁壯成長(zhǎng)的血液供應(yīng)。

這種光敏生物凝膠充當(dāng)了一種生物墨水，有效地"打印"了3D結(jié)構(gòu)，支持在活老鼠的肌肉中生成肌肉纖維，而不需要進(jìn)行開放手術(shù)。

研究人員將精心挑選的細(xì)胞裝載到一種液體凝膠中，以適應(yīng)打印出來(lái)的組織類型。然后用簡(jiǎn)單的注射器將生物凝膠注射到感興趣的部位。一旦就位，研究小組就從身體外部向該區(qū)域發(fā)射近紅外光。在這種波長(zhǎng)的光下，生物凝膠內(nèi)的聚合物結(jié)合在一起，一層一層地固化三維結(jié)構(gòu)，使細(xì)胞達(dá)到所需的位置。在這些結(jié)構(gòu)的支持下，細(xì)胞適應(yīng)并與新的環(huán)境相連接，形成新的組織。

最初在老鼠的皮膚和大腦上進(jìn)行了測(cè)試，該團(tuán)隊(duì)的技術(shù)--靜脈3D打印，或稱i3D生物打印--也成功地在老鼠的肌肉上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，它在不損傷周圍器官或組織的情況下創(chuàng)造了新的組織。

此外，它不會(huì)在體內(nèi)產(chǎn)生任何廢物，而且有可能攜帶健康的供體細(xì)胞。當(dāng)孩子自己的細(xì)胞不能幫助修復(fù)或重建受損或缺失的組織時(shí)，這可能會(huì)改變孩子的一生。

項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)教授Nicola Elvassore (UCL GOS ICH)領(lǐng)導(dǎo)了來(lái)自ICH、意大利和中國(guó)的研究人員按，他說(shuō)："最近嘗試3D生物打印需要直接接觸組織和以及3D生物打印筆的空間來(lái)控制如何組織形成他的形狀和結(jié)構(gòu)。這意味著他們將注意力集中在身體更容易接近的部位，比如皮膚。讓我們感到興奮的是，我們的技術(shù)似乎在三維空間上更加可控，這使我們能夠?qū)Ω信d趣的解剖部位進(jìn)行三維成像，并在不需要大手術(shù)就無(wú)法進(jìn)入的區(qū)域安全地打印新組織，比如大腦。"

第一作者Anna Urciuolo博士是UCL GOS ICH的訪問(wèn)研究助理，她說(shuō)："這是一個(gè)令人興奮和具有挑戰(zhàn)性的項(xiàng)目，它需要在多學(xué)科方法中融合新興技術(shù)。通過(guò)在活體動(dòng)物模型體內(nèi)直接進(jìn)行3D生物打印，我們能夠以一種空間控制的方式提供供體肌肉干細(xì)胞，提高他們開發(fā)新肌肉組織的能力。"

這個(gè)國(guó)際團(tuán)隊(duì)，包括來(lái)自意大利帕多瓦大學(xué)和Veneto分子醫(yī)學(xué)研究所的研究人員，成功地在皮膚、肌肉和腦組織中"打印"了這種凝膠。

合著者教授Paolo De Coppi是UCL GOS ICH和GOSH的Nuffield教授，他表示："這是修復(fù)受損組織過(guò)程中的一個(gè)重要的步驟，提供了微創(chuàng)再生的可能性，這可能會(huì)改變?cè)谖磥?lái)我們治療先天性畸形，如脊柱裂和膈疝的方式。在我們安全地對(duì)患者使用這種方法之前，我們還有很多工作要做，但是臨床前的發(fā)現(xiàn)是有希望的。"

雖然還處于臨床前階段，但這種組織工程研究可能為身體狀況復(fù)雜的患者，特別是器官受損的兒童，帶來(lái)一種新的護(hù)理標(biāo)準(zhǔn)。