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适用于癌症患者的生物3D打印定制化鼻软骨方法

魔猴君  行业资讯   47天前

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阿尔伯塔大学(A)的研究人员开发了一种生物3D打印定制化鼻软骨的方法,用于患有面部面部畸形的癌症患者。使用CELLINK 3D生物打印机,科学家们已经能够将患者细胞和胶原蛋白水凝胶的混合物精确地沉积成鼻腔形状,然后再将其培养成功能性的软骨。鉴于正常的鼻移植物经常会出现肺部感染甚至塌陷的风险,因此该团队的植入物可能代表了治疗未来癌症患者面部肿瘤的更安全,更快捷的方法。

A医学院牙学系的外科教授Adetola Adesida说:“在一个人的体内制作软骨需要一辈子,而这种方法大约需要四个星期。因此,您仍然希望它必须经过一定程度的成熟,尤其是当植入体内时。但从功能上讲,它能够完成软骨所能做的事情。”

优化重建手术

在北美,每年有超过300万人被诊断出患有非黑色素瘤皮肤癌,平均而言,其中40%的人会因此失去鼻子。尽管该程序至关重要,因为它可以挽救生命,但它需要永久性去除鼻软骨,经常使受影响的患者留下疤痕和面部变形。

此外,由于鼻细胞的血管形成较差,它们无法像人体其他部位那样进行再生,因此通常从患者的肋骨上获取移植物,但这可能会导致并发症。 当外科医生调整鼻子的形状时,它是笔直的,但是当它适应新环境时,它将经历一个变形的时期,在这个时期它会翘曲,从视觉上看,这是个大问题。

肋骨隔室也是人体解剖学中高度敏感的区域,手术可能会使那些肺萎陷的患者面临感染甚至死亡的风险。为了使移植的危险性降低,美国大学的科学家们建议可以对患者特定的细胞移植物进行精确的工程改造,以创建真实而坚固的鼻部组织。

此前,研究小组设法将人鼻中隔软骨细胞(hNCs)播种到胶原蛋白支架上,但是所得细胞的形状和分布受到限制。然而,在研究人员的一项新研究中,他们现在发现,生物打印可以提供实现均质组织所需的准确性,尽管只有与专为提供可行的细胞结构而定制的生物墨水一起使用时,生物打印才能提供这种准确性。

Adetola Adesida(如图)领导了一个研究团队的U,该研究团队开发了“ FRESH”生物打印技术。

图片来自医学与牙科学院的照片。

一种“新鲜”生物打印方法

鉴于I型胶原蛋白具有天然生物相容性并已获得广泛的临床认可,因此通常用于制作软骨组织,但其低粘度确实限制了其可印刷性。为解决此问题,科学家采用了悬浮液的自由形式可逆嵌入或“ FRESH”方法,包括将细胞与胶原蛋白预先混合,然后在明胶支持物中孵育配方。

随着时间的流逝,支撑物会慢慢融化,留下一个组合结构,随后可以添加可溶性软骨生成因子,以促进其生长。该团队的体外工程学方法被证明是有利的,因为它使他们能够密切监视软骨发展的关键要素,一旦完成就使其“准备就绪”。利用他们的FRESH模型,科学家最终能够制造出多孔的鼻状结构,该结构在短短6周内就生长成与天然同类物无差异的组织。 SEM成像还显示该结构具有95%的细胞活力,研究人员观察到它们与常规人类软骨具有“紧密的结构相似性”。

然而,尽管他们的植入物显示出最初的希望,但研究小组承认,植入后的整合仍然难以预测,需要进一步研究。结果,科学家们现在正在评估他们的实验室生长的软骨在动物植入后是否仍保留其特性,目的是从现在起2-3年进入人体试验。

团队生物打印标本的3D模型,包括充满细胞的鼻子形结构。通过FASEB日记拍摄的照片。

生物打印癌症治疗

仅在过去的十二个月中,科学家就已经部署了3D生物打印技术来生产各种各样的细胞支架,每种支架都可以针对肿瘤生长的不同元素进行定制。在华盛顿州立大学(WSU),研究人员开发了一种3D打印的注入大豆的骨支架,能够抵抗癌细胞。

WSU小组的方法可减少样本中的炎症,使其有潜力成为帮助年轻的骨肉瘤癌症患者的更温和的治疗方法。同样,西班牙领导的研究小组最近配制了一种产生T细胞的水凝胶,可以将其3D打印到模仿癌症淋巴结行为的组织中。

同时,名古屋市大学的科学家们已经成功地使用鱼明胶聚合物水凝胶对药物输送系统进行了3D生物打印。可植入的贴片可以载有经过癌症治疗的聚乙二醇化脂质体阿霉素,也可能使其非常适合在其他领域进行纳米药物递送。


来源:https://www.3ddayin.net/xinwenpindao/guowaikuaidi/40277.html

   

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