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【中國智能制造網(wǎng) 技術(shù)前沿】日前，瑞典科學(xué)家將3D打印的人類軟骨細(xì)胞植入小鼠，而且在植入后能夠生存下去，并能夠成長。細(xì)胞在3D打印后立即植入，并在小鼠中成功形成自己的血管網(wǎng)絡(luò)，這向終3D打印人體器官植入邁出了重要一步。
增材制造新突破：膝關(guān)節(jié)干細(xì)胞變身3D打印軟骨
生物3D打印的挑戰(zhàn)之一是獲得構(gòu)成生物“墨水”的干細(xì)胞，以便在3D打印過程中生存下去，更不用說保持它們能夠生長成全組織結(jié)構(gòu)。此前，我們聽到很多關(guān)于生物3D打印成功案例，但是我們并沒有聽到很多失敗的案例。 3D打印人體組織是不容易的事情，所以每次需要提前進行研究。
一個多月前，一批瑞典研究人員，其中包括來自Sahlgrenska學(xué)院的研究人員，他們不僅將3D打印的人類軟骨細(xì)胞植入小鼠，而且在植入后能夠生存下去，并能夠成長。細(xì)胞在3D打印后立即植入，并在小鼠中成功形成自己的血管網(wǎng)絡(luò)，這向終3D打印人體器官植入邁出了重要一步。
現(xiàn)在，Sahlgrenska學(xué)院發(fā)布了進一步的消息。研究人員與Chalmers理工大學(xué)合作的研究團隊已經(jīng)通過3D打印人體膝蓋干細(xì)胞成功地創(chuàng)建了軟骨組織。從接受膝關(guān)節(jié)手術(shù)的患者中取出細(xì)胞，經(jīng)實驗室操作后，它們還原成多功能干細(xì)胞，可發(fā)展成多種不同類型的細(xì)胞。
然后將細(xì)胞與納米纖維素的溶液混合并將其打印成預(yù)定結(jié)構(gòu)。打印完成之后，用生長激素處理，使其分化形成軟骨組織。據(jù)悉，組織是三年努力工作的結(jié)果。
“在本質(zhì)上，干細(xì)胞分化成軟骨是一個簡單的過程，但是在試管中要復(fù)雜得多。”Sahlgrenska學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)副教授Stina Simonsson表示：“我們是個獲得成功的團隊，而且我們沒有進行任何動物試驗。我們研究了各種方法，結(jié)合不同的增長因素。每個單獨的干細(xì)胞被納入納米纖維素，這使得它能夠在打印成3D結(jié)構(gòu)的過程中存活。我們還從包含干細(xì)胞用于相互通信的其他細(xì)胞中收獲培養(yǎng)基。按照外行人士的說法，我們的理論是，我們設(shè)法欺騙細(xì)胞，認(rèn)為它們并不孤單。”
通過“欺騙”細(xì)胞，研究小組能夠讓它們在繁殖之前進行區(qū)分。團隊意識到，大量的干細(xì)胞是組織形成所必需的。當(dāng)外科醫(yī)生檢查生物3D打印軟骨時，那些外科醫(yī)生發(fā)現(xiàn)3D打印組織和天然存在的人類軟骨之間沒有差異。
在現(xiàn)實應(yīng)用方面，這一突破意味著在不久的將來，可能會從患者自身提取干細(xì)胞中進行3D打印新的軟骨。生物打印組織可用于修復(fù)受損軟骨或治療退行性疾病，如骨關(guān)節(jié)炎。盡管如此，但還需要繼續(xù)進行研究。
Simonsson說：“我們使用的纖維素的結(jié)構(gòu)可能不是適合人體使用的。在我們開始研究將生物3D打印軟骨納入患者手術(shù)治療的可能性之前，我們需要找到另一種可以被細(xì)胞分解和吸收的材料，以便保留只有內(nèi)源性軟骨，重要的在臨床環(huán)境中使用的東西是安全的。”
(原標(biāo)題：研究人員提取膝關(guān)節(jié)干細(xì)胞進行3D打印軟骨)
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