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通過3D生物打印成功生成軟骨

薩爾格倫斯卡學院(Sahlgrenska Academy)的一組研究人員設法通過使用3D生物打印機打印干細胞來生成軟骨組織。干細胞以這種方式存活下來的事實本身就是成功的。此外,研究小組還能夠影響細胞的繁殖和分化,從而在印刷結構中形成軟骨細胞(軟骨細胞)。

研究結果已經發表在《自然科學報告》雜志上。這項研究項目是與查爾默斯理工大學的一組研究人員合作進行的,這些研究人員是生物材料3D打印的專家。來自Kungsbacka的骨科研究人員也參與了這項研究合作。

該團隊使用了從接受過膝關節手術的患者身上收集的軟骨細胞,然后在實驗室中對這些細胞進行了處理,使其恢復活力并轉化為“多能”干細胞,即具有發展成多種不同類型干細胞潛能的干細胞。細胞。然后將干細胞擴增并封裝在納米原纖化纖維素的組合物中,并使用3D生物打印機將其打印成結構。打印后,將干細胞用生長因子處理,使它們正確分化,從而形成軟骨組織。

被欺騙以為他們并不孤單

《科學報告》中的出版物是三年努力的結果。

“在自然界中,干細胞向軟骨的分化是一個簡單的過程,但在試管中完成則要復雜得多。我們是第一個成功做到這一點的人,我們做到了這一點,而沒有進行任何動物測試。”細胞生物學副教授Stina Simonsson說,他領導研究小組的工作。

該小組的大部分工作都與尋找程序有關。這樣細胞就可以在打印,繁殖后存活下來,并且可以使細胞分化以形成軟骨。

“我們研究了各種方法,并結合了不同的生長因子。每個單獨的干細胞都包裹在納米纖維素中,這使其可以在打印成3D結構的過程中幸存下來。我們還從其他細胞中收集了含有干細胞使用的信號的培養基相互所謂的條件培養基進行通信。通俗地說,我們的理論是,我們成功地將細胞欺騙以為他們并不孤單,”澄清斯蒂娜Simonsson。因此,細胞倍增之前,我們區分它們。

一個重要觀點該團隊的研究得出的結論是,有必要使用大量的活干細胞以這種方式形成組織。

干細胞在3D生物打印結構中形成的軟骨與人類軟骨極為相似。經驗豐富的外科醫生檢查了人造軟骨后,將生物打印的組織與真實的軟骨進行了比較,并沒有發現差異,他們說這種材料的性質與患者的天然軟骨相似。就像正常的軟骨一樣,這種實驗室生長的物質也含有II型膠原,在顯微鏡下,細胞看起來是完美形成的,其結構類似于人類軟骨樣品中觀察到的結構。

用于骨關節炎治療的潛力

這項研究代表了在產生新的內源性軟骨組織的能力方面的巨大進步。在不久的將來,應該有可能使用3D生物打印來根據患者自己的“備份”干細胞生成軟骨。這種生物打印的組織可用于修復軟骨損傷或治療骨關節炎,其中關節軟骨退化并破裂。這種情況非常普遍-45歲以上的瑞典人中有四分之一患有某種程度的骨關節炎。

從理論上講,這項研究創造了產生大量軟骨的機會,但必須解決一個主要問題,然后才能在實踐中使用這些發現使患者受益。

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