使用3D打印从干细胞中创造心脏细胞

所有的人都是从一个单细胞开始,然后分裂,最终形成胚胎。根据邻近细胞发出的信号,这些分裂的细胞会发育或分化成特定的组织或器官。

在再生医学中,在实验室中控制干细胞的分化是至关重要的,因为干细胞可以分化,以便在体外培养器官,并替代受损的成体细胞,特别是复制能力非常有限的成体细胞,如大脑或心脏。

科学家们在分化干细胞时采用的一种常见方法是使用化学刺激剂。虽然这种方法对于制造单一类型的细胞非常有效,但它缺乏复制生物体复杂性的能力,即几种细胞类型共存并合作形成一个器官。

另外,受细胞发育的自然过程的启发,另一种方法是将干细胞堆积成小的细胞聚集物,或称为胚状体的球体。与真正的胚胎相似,胚状体中细胞-细胞之间的相互作用是分化的主要驱动因素。从这些胚状体的产生中,我们发现诸如细胞数量、大小和胚状体的球形等参数影响产生的细胞类型。

然而,由于科学家无法控制这些参数,他们不得不费力地生产大量的胚状体,并选择具有合适特征的特定体进行研究。

为了应对这一挑战,新加坡科技与设计大学(SUTD)的研究人员转向了增材制造技术来控制胚胎体中的干细胞分化。他们的研究发表在生物打印

通过结合3D制造和生命科学的多学科研究领域,博士生Rupambika Das和助理教授Javier G. Fernandez 3D打印了几个具有精细调整几何形状的微尺度物理设备。欧洲杯线上买球他们使用该设备证明了通过胚胎体形成干细胞定向分化的前所未有的精确性(参见图片)。在他们的研究中,他们成功地调节了增强心肌细胞生产的参数,心肌细胞是在心脏中发现的。

“增材制造领域正在以无与伦比的速度发展。我们现在看到的精确度、速度和成本水平,在几年前还是不可想象的。我们已经证明,3D打印现在已经达到了几何精度的点,它能够控制干细胞分化的结果。通过这样做,我们正在推动再生医学在增材制造行业加速发展的同时进一步向前发展。”来自SUTD的首席研究员助理教授Javier G. Fernandez说。

3D打印技术在生物学领域的应用主要集中在利用细胞负载细胞打印人造组织,“一块一块”地制造人造器官。现在,我们已经证明,3D打印有潜力用于生物启发方法,我们可以控制细胞在实验室中生长,就像它们在体内生长一样。”第一作者Rupambika Das补充道,他是SUTD的博士生。

来源:https://www.sutd.edu.sg/

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