研究人員3D打印模仿人類(lèi)膽管的組織

  眾所周知，膽管在身體中起著至關(guān)重要的作用，其將膽汁從肝臟帶到腸道以促進(jìn)消化。然而，膽管癌的存活率低得驚人，而且治療方式是在疾病發(fā)現(xiàn)早期將膽管的受影響部分切除。對(duì)于那些患有膽管疾病的人來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在有一個(gè)好消息，因?yàn)槲鞅贝髮W(xué)的研究人員已經(jīng)3D打印了一個(gè)模仿它的迷你組織。

  據(jù)悉，這項(xiàng)研究記錄在題為“Tailoring nanostructure and bioactivity of 3D-printable hydrogels with self-assemble peptides amphiphile (PA) for promoting bile duct formation”的研究中。論文主要作者M(jìn)ing Yan和同事們3D打印了一個(gè)由兩親性肽組成的納米結(jié)構(gòu)，或PA、bioink、膽管細(xì)胞或膽管。

  “3D打印已經(jīng)擴(kuò)展了我們?yōu)榻M織工程應(yīng)用生產(chǎn)可復(fù)制和更復(fù)雜的支撐結(jié)構(gòu)的能力，為了增強(qiáng)這些包含納米結(jié)構(gòu)特征或特定生物信號(hào)傳導(dǎo)的3D打印支架內(nèi)的生物響應(yīng)，可能是優(yōu)化組織再生的有效手段。肽兩親物（PA）是一種多功能超分子生物材料，具有可調(diào)整的納米結(jié)構(gòu)和生化特征。PA廣泛用于組織工程應(yīng)用，例如血管生成、神經(jīng)發(fā)生和骨再生。因此，PA的加入是一種潛在的解決方案，可以極大地?cái)U(kuò)大生物3D打印水凝膠在再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的實(shí)用性。“

  將PA和膽管細(xì)胞與硫醇化明膠在37℃下混合，并使用EnvisionTEC 3D-Bioplotter（在市場(chǎng)上使用最多的生物打印機(jī)之一）在4℃下進(jìn)行3D打印。該材料保留完整性，打印成能夠支撐多層支架的長(zhǎng)絲的生物連接物。研究人員通過(guò)將乙二醇衍生物與鈣離子交聯(lián)來(lái)穩(wěn)定支架；在37℃的溫度下培養(yǎng)一個(gè)月以上觀察到支架穩(wěn)定性。

  研究人員還探討了使用層粘連蛋白衍生肽（Ile-Lys-Val-Ala-Val，IKVAV）及其包含在生物鏈中對(duì)膽管影響的細(xì)胞。層粘連蛋白是細(xì)胞粘附所必需的分子，并且在生物打印后，膽管細(xì)胞在體外保持活力。染色顯示形成以功能性膽汁細(xì)胞為基礎(chǔ)的管結(jié)構(gòu)的；當(dāng)在IKVAV bioink中培養(yǎng)時(shí)，結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出增強(qiáng)的形態(tài)，形成功能性管狀結(jié)構(gòu)。

  這是首次使用輔助PA的基于bioink系統(tǒng)進(jìn)行的膽管組織工程。這項(xiàng)研究表明許多承諾；生物打印的膽管以及使用bioinks創(chuàng)建的體外系統(tǒng)對(duì)于研究膽管癌以及治療的檢測(cè)具有潛在的價(jià)值。目前，膽管癌是一項(xiàng)可以接受的嚴(yán)重診斷，但通過(guò)這項(xiàng)工作為更好的理解和更有效的治療提供了希望。

  作為下一步，研究人員現(xiàn)在想優(yōu)化肽濃度并測(cè)試生物鏈中的其他信號(hào)分子，以增強(qiáng)模擬肝臟中發(fā)現(xiàn)的功能性管狀結(jié)構(gòu)的形成。

  據(jù)悉，該研究論文的其他作者包括P.L. Lewis和R.N. Shah。

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