
来自Los Alamos国家实验室(LANL)的研究人员开发了一个3D打印的灌注生物反应器(3D-PBR),这些灌注生物反应器(3D-PBR)是为了改善从人间质干细胞(MSC)获得的增长和分化的方式。
在新墨西哥大学(UNM)的贡献下,该设备还支持与血管细胞的关节培养。旨在消除对实际组织环境的复杂性时对细胞培养的基本模型的限制,这种紧凑的装置旨在使细胞分化的研究更加实用和准确。
在自然界中发表的3D-PBR是使用具有低力(SLA)的FormLabs 3B 3D打印机制成的,依赖于由元素酸酯单体和Dimhacritan Dimhalate组成的双兼容树脂。印刷后,研究人员用异丙醇仔细清洁了组件,并在60°C下在紫外线下固化30分钟,这一过程不仅提供了结构稳定性,而且可以提高可视化的清晰度。
双 – 组件设置支持单元格的相互作用
该设备的区别在于它的设计具有两个隔室,由多孔聚乙二醇(PET)膜隔开,尺寸为0.4微米。该膜使您可以在隔室之间运输中型运输和细胞相互作用,而不会损害其分离。
一个针对血管细胞的室包括用于控制流体流动的Luer锁端口,并具有矩形通道,尺寸为11.8 mm×4.8 mm×0.8 mm。针对MSC的另一个车厢具有一个椭圆形通道,大小为15.8 mm×4.8 mm×0.8 mm的大小。尽管设计复杂,但整个系统,包括蠕动泵和3D打印库,适用于60立方英寸的紧凑型体积。
研究人员选择基于树脂的聚合物而不是通常使用的聚二甲基盐(PDMS),该聚合物通常与分子吸收和生产限制等问题作斗争。新方法提供了更大的灵活性和耐用性,使您可以创建更复杂的结构,这些结构更适合各种实验条件。
在实验过程中,团队在胶原蛋白凝胶中培养了MSC,该材料的能力确保结构支持并模仿细胞外基质的条件。他们制备了具有浓度的MSC 3.8×10⁴细胞/mL的凝胶,用于分化骨骼和2.6×10⁵细胞/mL,用于脂肪分化。
同时,将人脐静脉(HUVEC)的内皮细胞以1×10⁶细胞/mL的浓度引入血管隔室,在21天内形成单层的排水。为了进一步增强分化过程,研究人员使用了23μl/min和100μl/min的流速,这众所周知,这有助于创建骨骼。
然后,团队使用荧光显微镜评估MSC在3D-PBR中的分化程度。可视化标记,例如VE-钙粘蛋白,Actinred555和Nucblue,提供了细胞结构和相互作用的明显视觉效果。结果令人鼓舞:MSC表现出较高的活力,MSC为92%,HUVEC的生命力较高,为91%。
更重要的是,与静态条件相比,在3D-PBR中培养的细胞显示出增强的分化,表明骨细胞结构的复杂性和成熟度更高,并且脂肪细胞的分化更加一致。
为了检查设备的结构完整性,研究人员进行了µCT扫描,证实了隔室被点燃,适合扩展实验。此步骤对于确保设备设计的可靠性至关重要。
尽管结果是有希望的,但研究人员指出了几项限制。它们主要集中在生物相容性和分化上,而不是研究血管细胞的信号如何影响分子水平的MSC的生长。
对各种类型的星期三的需求意味着仅在MSC开始区分团队通过开发一般环境并分析基因表达来努力解决的情况下才引入血管细胞。
展望未来,研究人员认为,紧凑的3D-PBR设计,与标准实验室设备的兼容性和适应性的兼容性,使其成为研究骨骼,脂肪的差异以及需要逼真媒体的组织工程应用的宝贵工具。


3D打印的生物反应器的成就
3D -topate改善了生物反应器的发展,使研究人员能够迅速创建紧凑,有效的结构,以支持细胞的最佳生长和相互作用。
例如,马萨诸塞州理工学院(MIT)和印度理工学院(IIT)Madras的科学家开发了使用3D印刷SLA和牙齿树脂生长人脑组织的微流体生物反应器的3D设备。可重复使用的设备仅以$ 5的价格显示,是用于测试药物和检查治疗的商业文化菜肴的廉价替代品。
在测试期间,与普通菜肴中生长的干细胞相比,在生物反应器中培养的干细胞显示出增殖和活力增加。细胞变成了新皮层样结构,而没有降低7天之内的活力。研究人员计划使用阀门和泵来改进设备,努力对药物和病原体的相互作用进行有效,负担得起的研究。
阿根廷生物技术公司StämmBiotech使用其专有的砖印刷技术和Sclereid 3D打印机,以1700万美元的价格以1700万美元的价格促进其3D打印生物反应器。一项针对台式机上每单位尺寸微型生物反应器微型生物反应器的技术,其性能提高了约70倍。
这些资金旨在支持将劳动力扩大到约200名员工和国际增长。由瓦拉纳(Varana)领导的几位投资者的参与,当时的融资将Stämm的总金额增加到2000万美元,而飞行员的商业化计划于2022年进行。
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所示的图像显示了一个完全组装的3D-PBR系统,该系统带有模块化蠕动泵和3D打印库。通过Lanl的照片。
(Tagstotranslate)FormLabs(T)印度技术研究所Madras(T)马萨诸塞州科技研究所(T)新墨西哥州(T)新墨西哥大学的Los -Alamos国家实验室(T)。
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