中國3D打印網(wǎng)4月8日訊，麻省理工學(xué)院（MIT）和印度理工學(xué)院馬德拉斯（Madras）的科學(xué)家開發(fā)了一種新型3D打印微流生物反應(yīng)器，該反應(yīng)器能夠生長自組織的人腦組織。
使用SLA 3D打印和日常牙科樹脂，研究人員能夠創(chuàng)建活的神經(jīng)細(xì)胞培養(yǎng)芯片上的器官設(shè)備，以及用于在體外條件下使它們生長的生物反應(yīng)器。該團(tuán)隊的設(shè)置只需5美元，就可以進(jìn)行藥物測試和開發(fā)針對癡呆癥或自閉癥等疾病的治療方法，從而可以作為商業(yè)培養(yǎng)皿的一種較便宜的替代品。
        研究作者Ikram Khan解釋說：“我們的設(shè)計成本大大低于傳統(tǒng)的培養(yǎng)皿或基于旋轉(zhuǎn)生物反應(yīng)器的類器官培養(yǎng)產(chǎn)品。此外，芯片可以用蒸餾水洗滌，干燥和高壓滅菌，因此可以重復(fù)使用。”

  圖像顯示了普通培養(yǎng)細(xì)胞與使用該團(tuán)隊的3D打印生物反應(yīng)器孵育的細(xì)胞之間的差異。與在培養(yǎng)皿中培養(yǎng)的神經(jīng)細(xì)胞相比，使用該團(tuán)隊的3D打印生物反應(yīng)器生長的神經(jīng)細(xì)胞（左）顯示出增強(qiáng)的增殖。圖片來自《生物微流體》雜志。
  優(yōu)化腦細(xì)胞監(jiān)測
        通過在體外環(huán)境中培養(yǎng)多能干細(xì)胞，可以將其生長成微型器官或“類器官”，例如腎臟，心臟或大腦。此類類器官對于臨床醫(yī)生而言可能是有用的藥物篩選工具，但是它們需要在溫育條件下生長，并且對其進(jìn)行密切監(jiān)控可能會破壞其發(fā)育。
        人體器官還需要穩(wěn)定的營養(yǎng)才能生存，但是隨著時間的流逝，它們的核心變得越來越容易被切斷和營養(yǎng)不良，從而損害了它們的細(xì)胞生存能力。相比之下，片上實(shí)驗(yàn)室設(shè)備越來越使科學(xué)家能夠以更高的自由度和更容易獲得的價格培養(yǎng)更小的細(xì)胞體積。

        盡管這些微流體系統(tǒng)傳統(tǒng)上是通過軟光刻技術(shù)創(chuàng)建的，但在設(shè)計靈活性方面，多步技術(shù)仍然受到限制。為了解決這個問題，美國印第安人研究人員因此采用了3D打印技術(shù)來生產(chǎn)生物反應(yīng)器，該反應(yīng)器不僅可以簡化生產(chǎn)過程，而且可以實(shí)現(xiàn)緊密的，非侵入性的細(xì)胞控制。

 科學(xué)家使用3D打印的生物反應(yīng)器（如圖）將干細(xì)胞培養(yǎng)到人類新皮層中。圖片來自《生物微流體》雜志。
  生長人類新皮層
        在他們的實(shí)驗(yàn)裝置中，科學(xué)家使用了Form 2 3D打印機(jī)和生物相容性樹脂來生產(chǎn)帶有內(nèi)置“成像孔”的微流控芯片，從而使他們能夠長期培養(yǎng)類器官。一旦植入裝有Matrigel的神經(jīng)細(xì)胞，這些設(shè)備將被覆蓋一個透明的玻璃盤，并在定制的生物反應(yīng)器中加熱，這使得該團(tuán)隊可以密切監(jiān)視其類器官的進(jìn)展。
       每口井都帶有一個熱敏電阻端口，這意味著可以在封閉的過程中通過套管體外遞送藥物。根據(jù)Khan的說法，該小組的新穎設(shè)置允許“對培養(yǎng)室進(jìn)行恒定灌注，從而更緊密地模仿生理組織”，從而使類器官的核心得到了營養(yǎng)，并最終減少了細(xì)胞死亡。

        在測試過程中，科學(xué)家甚至能夠?qū)⑵涓杉?xì)胞培養(yǎng)到類似于新皮層的腦室中，新皮層是負(fù)責(zé)更高大腦功能的大腦組織。盡管該團(tuán)隊僅監(jiān)測了7天的類器官的進(jìn)展，但他們并沒有看到細(xì)胞活力的下降，并相信它們可以在未來更長的時間內(nèi)生長。

        目前，研究人員正在努力通過增加閥門和泵來提高其芯片的效率，但從長遠(yuǎn)來看，他們看到其設(shè)備已應(yīng)用于工業(yè)藥物測試環(huán)境中，從而為用戶提供了一種經(jīng)濟(jì)高效的交互建模方法在病原體和人腦之間。
  “芯片上組織”微流控
        載有細(xì)胞的微流控系統(tǒng)通常被稱為“芯片上的器官”設(shè)備，在解決致命疾病和測試藥物功效方面具有巨大的潛力。例如，斯圖加特大學(xué)和羅伯特·博世醫(yī)院的研究人員目前正在研究3D打印的組織平臺，該平臺可用于對癌性腫瘤的進(jìn)展進(jìn)行建模。 同樣，哈佛大學(xué)的科學(xué)家也開發(fā)了一種功能性3D打印的單芯片心臟設(shè)備，能夠自我收縮并模仿真實(shí)器官的電生理。通過使用傳感器系統(tǒng)，該團(tuán)隊能夠密切監(jiān)視類器官對有毒物質(zhì)的反應(yīng)，使其具有潛在的藥物測試能力。

      同時，位于馬德里自治大學(xué)的一個團(tuán)隊已經(jīng)部署了陶瓷3D打印技術(shù)來生產(chǎn)血管復(fù)制設(shè)備。 科學(xué)家的八面芯片可以通過一個通用的多通道微流控平臺實(shí)現(xiàn)多種不同組織類型的體外開發(fā)。

(轉(zhuǎn)自：中國3D打印網(wǎng))