日前,來(lái)自休斯頓衛理公會(huì )研究院(HoustonMethodistResearchInstitute)的研究人員開(kāi)發(fā)出一種可將活細胞打印到任何表面和幾乎任何形狀上的技術(shù),且整個(gè)過(guò)程中幾乎所有的細胞仍能存活。新技術(shù)猶如中國古代木刻版印刷術(shù)和現在兒童橡皮***玩具,與噴墨打印方法有所不同。該研究成果刊登在最新一期的美國《國家科學(xué)院學(xué)報》(PNAS)上。
該研究院納米醫學(xué)博士秦立冬(LidongQin,音譯)說(shuō),這種方法在短短半個(gè)小時(shí)內可產(chǎn)生2D細胞陣列,打印出的細胞緊密到接近5微米(大多數動(dòng)物細胞在10到30微米寬),并允許使用許多不同類(lèi)型的細胞。研究人員將這種技術(shù)命名為批量細胞打印(BloC打印)。
噴墨打印方法打印二維和三維細胞已基本成功,但有時(shí)只有一半細胞在打印過(guò)程中存活。秦立冬說(shuō):“基于噴墨的細胞打印會(huì )使許多細胞受損或死亡。而細胞打印主要用于藥物開(kāi)發(fā)和組織再生、細胞功能和細胞間通訊的研究,這就要求細胞只有時(shí)活的才能發(fā)揮作用。而當細胞退出噴墨噴嘴,就只有50%到80%的成活率。我們的BloC打印,接近100%的打印細胞仍是活著(zhù)的。”
BloC打印通過(guò)操縱微流體引導活細胞進(jìn)入在硅膠模具里的鉤狀陷阱。細胞流沿著(zhù)模具的一列,越過(guò)被困的細胞到下一個(gè)可用的槽隙,最終建立一行細胞單元,形成網(wǎng)格線(xiàn)。在模具的創(chuàng )建過(guò)程中,陷阱的位置和間距,以及由細胞通行形成的通道形狀可自行配置。當模具被移走后,活的細胞留下,附著(zhù)在生長(cháng)介質(zhì)或其他基質(zhì)上按規定形成。
該研究小組通過(guò)癌變細胞和神經(jīng)細胞對BloC打印進(jìn)行了測試。通過(guò)在網(wǎng)格中排列轉移性癌細胞,他們發(fā)現可以很容易地鑒定癌細胞的轉移潛力。秦立冬表示,這可能有助于早期診斷癌癥。
他們還打印了腦細胞網(wǎng)格,給細胞時(shí)間形成突觸。秦立冬說(shuō):“我們創(chuàng )建的細胞連接可能對未來(lái)神經(jīng)元信號轉導和軸突再生的研究非常有用。這樣的工作可能有助于理解阿爾茨海默氏病和其他神經(jīng)退行性疾病。”
秦立冬還說(shuō):“現在預測BloC打印的市場(chǎng)成本為時(shí)尚早。目前只知道BloC打印的模具材料成本約為1美元。在模具經(jīng)過(guò)制造并交付后,研究人員只需要一個(gè)注射器、活細胞培養皿以及穩健操作的手。而細胞噴墨打印機的花費需1美元到20萬(wàn)美元。”
秦立冬表示,BloC打印可以與許多類(lèi)型的藥物篩選、RNA干擾以及分子細胞相互作用研究的分子打印相結合。這項技術(shù)未來(lái)具有很大潛力。不過(guò),雖然這種打印的細胞存活率很高,噴墨打印仍然是比較快的,并且BloC打印還不能像噴墨打印一樣可打印出多層結構。
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