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文/Barbara Gefvert
德國(guó)研究人員已經(jīng)采用激光正向傳輸方法打印活體細(xì)胞。該方法為組織形成提供了足夠的分辨率和細(xì)胞密度。事實(shí)證明,該技術(shù)使得利用活體人體細(xì)胞產(chǎn)生三維細(xì)胞構(gòu)建成為可能,從而能夠免去化學(xué)品、藥品和化妝品的動(dòng)物試驗(yàn)。最終,這種方法還有望制造用于移植的具有完整功能的器官。
德國(guó)漢諾威激光中心的研究人員,在載玻片或透明色帶上鍍層,激光吸收材料和生物材料各一層──通常為具有嵌入細(xì)胞的水凝膠(見圖1)。載玻片倒置安裝,研究人員將波長(zhǎng)1064 nm、脈寬10 ns的激光導(dǎo)入玻片、再進(jìn)入吸收層,焦點(diǎn)處的吸收層將蒸發(fā)。蒸氣壓力推動(dòng)下層生物材料向前,以液滴狀沉積在玻片下面的一處表面上。通過移動(dòng)玻片和激光光束,可以逐層打印所需要的任意2D或3D圖形。
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圖1:激光脈沖局部蒸發(fā)吸收層;蒸氣壓推動(dòng)下層生物材料(水凝膠中嵌入的細(xì)胞)以液體噴向接收基板。噴射持續(xù)幾百微秒的時(shí)間,但液滴保留(a)。顯微鏡圖像(b)顯示了帶有熒光細(xì)胞的液滴。
該過程不會(huì)損害細(xì)胞或影響干細(xì)胞的分化行為或潛力;事實(shí)上,圖案中所打印的干細(xì)胞,會(huì)在圖案中分化成不同組織類型(見圖2)。同時(shí),該團(tuán)隊(duì)觀察到脂肪干細(xì)胞向血管內(nèi)皮細(xì)胞定向遷移,以及它們?cè)诮⒀軙r(shí)的相互作用。 ![]()
圖2:3D打印細(xì)胞結(jié)構(gòu)實(shí)例,包括打印成網(wǎng)格圖案的干細(xì)胞(a)剛打印之后的圖案,以及隨后分化成(b)骨骼、(c)軟骨和(d)脂肪組織。
為了形成3D皮膚組織結(jié)構(gòu),該團(tuán)隊(duì)逐層打印了纖維細(xì)胞和角化細(xì)胞。通過可視化細(xì)胞間連接并驗(yàn)證它們的功能,該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)證實(shí)了皮膚組織的形成,還觀測(cè)到了基底層形成。打印的皮膚構(gòu)造植入小鼠中,展示出血管的向內(nèi)生長(zhǎng),以及表皮角化細(xì)胞的分化。接下來,該研究小組將打印細(xì)菌和微生物。
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