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科学家3D打印出活体组织细胞的可折叠形状

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加州大学旧金山分校(UCLA)的生物工程师正在尝试利用一种名为DNA编程组装细胞(DPAC)的3D细胞技术3D打印活体组织的复杂折叠形状。这项研究可以帮助科学家创造出复杂和功能性的合成组织。3D打印已经让科学家在创建合成组织方面取得了长足的进步。 但即使是最先进的生物打印机,目前也仍然无法成功复制根据发育规划生长的组织的关键结构特征,比如人体组织中的自然褶皱。不过,UCLA的这项研究有望改变这一点 — 该校的科学家发现,通过操纵有活性的小鼠或人类细胞(特别是间充质细胞),从而对细胞外基质纤维的薄层进行构图,他们可以从活体组织中产生碗状结构,线圈和波纹。“我们开始意识到,将自然发展过程分解为工程学原理是可能的,然后我们可以利用这些原理来重建和理解组织。这在组织工程方面无疑是一个全新的角度。”UCLA博士后研究员Alex Hughes表示。
该研究涉及使用一种叫做细胞DNA编程组装的3D细胞图案化技术。它可用于建立组织的空间模板。模板一旦建成便会将自身折叠成复杂的形状,模仿组织在开发过程中分层组装的方式。这是因为间充质细胞有效地“牵引”在其周围的绳状细胞外基质(ECM)纤维网络上,导致整个结构发生拱形或变形。令人高兴的是,UCLA的科学家已经牢牢掌握该编程细胞组装,以便操纵其折叠行为了。研究人员解释说,通过对间充质细胞进行特殊的排列,他们能够制造出与“简单模型”所预测的非常相似的“形状转变”的活体构建体。不过,需要探索的内容还有很多。首先,他们想知道是否可以将折叠式组织发育程序纳入其它控制组织构图的程序中,以全面操作细胞;其次,他们希望花更多的时间来研究细胞是如何区别于体内组织折叠中发生的机械变化。最终,这项研究可能会对3D打印的器官、用于药物测试的微型“器官”,甚至生物柔性机器人的发展产生积极推动作用。

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