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3D生物打印技术成功复制出活软骨

2017年5月1日8:15 环球解密

这位是Sina Simonsson。

来源:Elin Lindström Claessen

来自Salgrenska Academy的研究团队试图透过3D生物列印技术复制干细胞来生产软骨组织。被复印过的干细胞还能够存活可说是一大成功。此外,在列印过程中,研究团队还能影响细胞的繁殖和分化来形成软骨细胞结构。

如此重大的成就已被刊登在Nature’s Scientific Reports杂志上。这项研究计划中,专精3D生物列印技术Chalmers科技大学的研究团队也有参与此计划。还有,来自Kungsbacka的整形外科研究团队也有与他们合作。

这个团队采用的软骨细胞取自于一位动膝盖手术的病人,然后将这些细胞带进实验室操作,让它们复活并转移成“超多能分化性 (pluripotent)”干细胞,一种可以转化成各种型态的细胞。再来,就是不断的延展和压缩这些干细胞,直到它们变成纳米纤维素,才用3D生物技术印出结构。

使干细胞认为它们并不是单一的

这项于Scientific Reports的发表是经过三年努力的成就。

Stina Simonsson (生物细胞学院的助理教授,也是整个团队的领导人)说:“自然生产下,干细胞分化成软骨的过程是非常简单的,但是如果在试管中实行却会变得比较复杂。我们是第一个成功的团队,而且没有透过任何的动物实验。”

整个团队的成就和找到让细胞能在生物列印后还能生存、繁殖和分化的方法非常有关系。还有,让细胞分化成软骨的实验计划也容小觑。

Stina Simonsson阐释:“我们找了很多方法和生长因子。将每个干细胞放入纳米纤维素里,所以干细细胞能在复印的过程中存活。我们也从其他的细胞撷取含有干细胞用来传递讯息的条件培养基 (Conditioned Medium)。以一般人的认知,我们只是试图让细胞认为它们不是单独的,所以细胞就会在我们分化之前先繁殖。”

这个团队的研究有一个关键的见解,那就是用大量的活干细胞来形成组织是必要的。

由3D生物列印干细胞而来的软骨和人类的软骨非常相似。资深外科医师检查后发现,人造的软骨和生物列印的组织并没有太大的差别。和一般的软骨一样,实验室培养的软骨也含有第二型胶原蛋白,在显微镜底下观察,也发现它非常完美而且和人类的软骨非常相似。

用于整形外科的潜力

这项研究代表我们向生产全新内的生软骨组织跨越了一大步。再过不久,用病人的干细胞复印软骨可能就会实现。这个被复印出来的组织可以被用来修复受损的软骨或者治疗骨关节炎或任何软骨关节退化或受损的疾病。骨关节炎是非常普遍的疾病,以瑞典为例,在45岁这个年龄层中,每四位就有一位深受其苦。

理论上,这项研究可以使软骨大量生产,但是有一个争议必须在实行前先解决。

Stina Simonsson解释:“并不是所有的纤维素都适合用在人体。在我们探讨3D列印技术生产的软骨合并手术治疗病人的可能性时,我们必须要再找其他能够切割而且方便身体吸收的材料。最后,只剩下内生性软骨可选择,毕竟要做为医疗器材的原料,安全才是最重要的。”

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