Advanced Healthcare Materials: 基于同轴生物打印技术的包含胰岛细胞的功能性移植体

在最近20年中,胰岛细胞移植作为一种有潜力治愈1型糖尿病的治疗方法得到了迅速发展,已经进入临床实验,并且取得了显著疗效。但是由于移植后缺乏足够的血管再生以及存在同种异体免疫排斥现象,长期维持移植细胞的生物活性和功能仍然是一个技术难题。

在最近一项创新性研究中, Wollongong 大学的Wallace教授课题组和Royal Adelaide医院的Coates教授的团队紧密合作,刘晓研究员和同事带领生物制造专业的学生,结合材料,生物,化学,机械以及临床医学的多学科优势,研发和测试了基于同轴细胞打印技术的组织工程平台。这一平台致力于优化胰岛细胞移植疗法, 提高移植后细胞活性,长期稳定维持胰岛素分泌功能,并减少对抗免疫排斥药物的依耐。有别于通过门静脉穿刺注射,将胰岛细胞输送至肝脏上的传统方法,通过特别设计和制造的同轴生物打印机,胰岛细胞团被包裹在水凝胶生物墨水中直接打印构建为三维多孔可移植体。移植部位不限于肝脏,移植方法更方便简洁。

专门为胰岛细胞研发的基于水凝胶的生物墨水具有很好的生物相容性及稳定性,同时易于打印。特别为胰岛细胞团设计的打印喷头具有400 微米内径,减少打印过程中对直径100到200微米的胰岛细胞团活性的影响。在打印结构的每一个精细单元中,胰岛细胞被包裹在直径400微米的核结构中,有助于减少免疫排斥反应。与此同时,厚度大约200微米的壳结构能够更近一步的确保胰岛细胞和周边患者的免疫系统的隔离,并且能够同时打印相关功能细胞,例如血管内皮前体细胞(EPC)和调节性T细胞(Treg),有潜力促进移植后的血管生成以及控制免疫排斥反应。

三维同轴细胞打印技术结合快速成型技术和生物相容材料,精确控制细胞的分布以及提供细胞所需要的三维微环境, 通过构建功能性3D细胞/组织结构,有潜力解决传统组织工程难以克服的问题。在临床医学领域有着广泛的应用前景。

 

相关研究结果发表在2019年1月11日的《Advanced Healthcare Materials》期刊上。标题为“Development of a Coaxial 3D Printing Platform for Biofabrication of Implantable Islet‐Containing Constructs”

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adhm.201801181

Prof. Gordon Wallace的课题组还提供相关免费短期在线课程——《生物打印:3D打印人体部件》,此课程主要介绍新兴的3D打印技术与医药学和生物材料学相结合在生物医药领域所产生的技术革新——3D生物打印。同时也会涉及到当前常用的生物材料和生物打印技术。该课程内容浅显易懂,全程英文授课并配有英文字幕,即使不具备3D打印或生物医药知识的听众亦可参与。直接在以下网站可以注册.

https://www.futurelearn.com/courses/bioprinting

 

有志于从事生物打印相关研究的同学还可以考虑由Prof. Gordon Wallace课题组提供的硕士课程:Master degree in Biofabrication. 详情见以下网站.

http://www.electromaterials.edu.au/biofab-masters-degree/

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