適用于癌癥患者的生物3D打印定制化鼻軟骨方法

魔猴君  行業(yè)資訊   1322天前

阿爾伯塔大學（A）的研究人員開發(fā)了一種生物3D打印定制化鼻軟骨的方法，用于患有面部面部畸形的癌癥患者。使用CELLINK 3D生物打印機，科學家們已經(jīng)能夠將患者細胞和膠原蛋白水凝膠的混合物精確地沉積成鼻腔形狀，然后再將其培養(yǎng)成功能性的軟骨。鑒于正常的鼻移植物經(jīng)常會出現(xiàn)肺部感染甚至塌陷的風險，因此該團隊的植入物可能代表了治療未來癌癥患者面部腫瘤的更安全，更快捷的方法。

A醫(yī)學院牙學系的外科教授Adetola Adesida說：“在一個人的體內制作軟骨需要一輩子，而這種方法大約需要四個星期。因此，您仍然希望它必須經(jīng)過一定程度的成熟，尤其是當植入體內時。但從功能上講，它能夠完成軟骨所能做的事情?！?/span>

優(yōu)化重建手術

在北美，每年有超過300萬人被診斷出患有非黑色素瘤皮膚癌，平均而言，其中40％的人會因此失去鼻子。盡管該程序至關重要，因為它可以挽救生命，但它需要永久性去除鼻軟骨，經(jīng)常使受影響的患者留下疤痕和面部變形。

此外，由于鼻細胞的血管形成較差，它們無法像人體其他部位那樣進行再生，因此通常從患者的肋骨上獲取移植物，但這可能會導致并發(fā)癥。 當外科醫(yī)生調整鼻子的形狀時，它是筆直的，但是當它適應新環(huán)境時，它將經(jīng)歷一個變形的時期，在這個時期它會翹曲，從視覺上看，這是個大問題。”

肋骨隔室也是人體解剖學中高度敏感的區(qū)域，手術可能會使那些肺萎陷的患者面臨感染甚至死亡的風險。為了使移植的危險性降低，美國大學的科學家們建議可以對患者特定的細胞移植物進行精確的工程改造，以創(chuàng)建真實而堅固的鼻部組織。

此前，研究小組設法將人鼻中隔軟骨細胞（hNCs）播種到膠原蛋白支架上，但是所得細胞的形狀和分布受到限制。然而，在研究人員的一項新研究中，他們現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，生物打印可以提供實現(xiàn)均質組織所需的準確性，盡管只有與專為提供可行的細胞結構而定制的生物墨水一起使用時，生物打印才能提供這種準確性。

Adetola Adesida（如圖）領導了一個研究團隊的U，該研究團隊開發(fā)了“ FRESH”生物打印技術。

圖片來自醫(yī)學與牙科學院的照片。

一種“新鮮”生物打印方法

鑒于I型膠原蛋白具有天然生物相容性并已獲得廣泛的臨床認可，因此通常用于制作軟骨組織，但其低粘度確實限制了其可印刷性。為解決此問題，科學家采用了懸浮液的自由形式可逆嵌入或“ FRESH”方法，包括將細胞與膠原蛋白預先混合，然后在明膠支持物中孵育配方。

隨著時間的流逝，支撐物會慢慢融化，留下一個組合結構，隨后可以添加可溶性軟骨生成因子，以促進其生長。該團隊的體外工程學方法被證明是有利的，因為它使他們能夠密切監(jiān)視軟骨發(fā)展的關鍵要素，一旦完成就使其“準備就緒”。利用他們的FRESH模型，科學家最終能夠制造出多孔的鼻狀結構，該結構在短短6周內就生長成與天然同類物無差異的組織。 SEM成像還顯示該結構具有95％的細胞活力，研究人員觀察到它們與常規(guī)人類軟骨具有“緊密的結構相似性”。

然而，盡管他們的植入物顯示出最初的希望，但研究小組承認，植入后的整合仍然難以預測，需要進一步研究。結果，科學家們現(xiàn)在正在評估他們的實驗室生長的軟骨在動物植入后是否仍保留其特性，目的是從現(xiàn)在起2-3年進入人體試驗。

團隊生物打印標本的3D模型，包括充滿細胞的鼻子形結構。通過FASEB日記拍攝的照片。

生物打印癌癥治療

僅在過去的十二個月中，科學家就已經(jīng)部署了3D生物打印技術來生產(chǎn)各種各樣的細胞支架，每種支架都可以針對腫瘤生長的不同元素進行定制。在華盛頓州立大學（WSU），研究人員開發(fā)了一種3D打印的注入大豆的骨支架，能夠抵抗癌細胞。

WSU小組的方法可減少樣本中的炎癥，使其有潛力成為幫助年輕的骨肉瘤癌癥患者的更溫和的治療方法。同樣，西班牙領導的研究小組最近配制了一種產(chǎn)生T細胞的水凝膠，可以將其3D打印到模仿癌癥淋巴結行為的組織中。

同時，名古屋市大學的科學家們已經(jīng)成功地使用魚明膠聚合物水凝膠對藥物輸送系統(tǒng)進行了3D生物打印?？芍踩氲馁N片可以載有經(jīng)過癌癥治療的聚乙二醇化脂質體阿霉素，也可能使其非常適合在其他領域進行納米藥物遞送。

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