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通过3D生物打印成功生成软骨

萨尔格伦斯卡学院(Sahlgrenska Academy)的一组研究人员设法通过使用3D生物打印机打印干细胞来生成软骨组织。干细胞以这种方式存活下来的事实本身就是成功的。此外,研究小组还能够影响细胞的繁殖和分化,从而在印刷结构中形成软骨细胞(软骨细胞)。

研究结果已经发表在《自然科学报告》杂志上。这项研究项目是与查尔默斯理工大学的一组研究人员合作进行的,这些研究人员是生物材料3D打印的专家。来自Kungsbacka的骨科研究人员也参与了这项研究合作。

该团队使用了从接受过膝关节手术的患者身上收集的软骨细胞,然后在实验室中对这些细胞进行了处理,使其恢复活力并转化为“多能”干细胞,即具有发展成多种不同类型干细胞潜能的干细胞。细胞。然后将干细胞扩增并封装在纳米原纤化纤维素的组合物中,并使用3D生物打印机将其打印成结构。打印后,将干细胞用生长因子处理,使它们正确分化,从而形成软骨组织。

被欺骗以为他们并不孤单

《科学报告》中的出版物是三年努力的结果。

“在自然界中,干细胞向软骨的分化是一个简单的过程,但在试管中完成则要复杂得多。我们是第一个成功做到这一点的人,我们做到了这一点,而没有进行任何动物测试。”细胞生物学副教授Stina Simonsson说,他领导研究小组的工作。

该小组的大部分工作都与寻找程序有关。这样细胞就可以在打印,繁殖后存活下来,并且可以使细胞分化以形成软骨。

“我们研究了各种方法,并结合了不同的生长因子。每个单独的干细胞都包裹在纳米纤维素中,这使其可以在打印成3D结构的过程中幸存下来。我们还从其他细胞中收集了含有干细胞使用的信号的培养基相互所谓的条件培养基进行通信。通俗地说,我们的理论是,我们成功地将细胞欺骗以为他们并不孤单,”澄清斯蒂娜Simonsson。因此,细胞倍增之前,我们区分它们。

一个重要观点该团队的研究得出的结论是,有必要使用大量的活干细胞以这种方式形成组织。

干细胞在3D生物打印结构中形成的软骨与人类软骨极为相似。经验丰富的外科医生检查了人造软骨后,将生物打印的组织与真实的软骨进行了比较,并没有发现差异,他们说这种材料的性质与患者的天然软骨相似。就像正常的软骨一样,这种实验室生长的物质也含有II型胶原,在显微镜下,细胞看起来是完美形成的,其结构类似于人类软骨样品中观察到的结构。

用于骨关节炎治疗的潜力

这项研究代表了在产生新的内源性软骨组织的能力方面的巨大进步。在不久的将来,应该有可能使用3D生物打印来根据患者自己的“备份”干细胞生成软骨。这种生物打印的组织可用于修复软骨损伤或治疗骨关节炎,其中关节软骨退化并破裂。这种情况非常普遍-45岁以上的瑞典人中有四分之一患有某种程度的骨关节炎。

从理论上讲,这项研究创造了产生大量软骨的机会,但必须解决一个主要问题,然后才能在实践中使用这些发现使患者受益。

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