科学家实现利用脂肪组织进行3D生物打印

科学家实现利用脂肪组织进行3D生物打印一种使用脂肪组织的新型3D生物打印方法可以打印分层的活体皮肤和毛囊，有望改善重建手术和毛发生长治疗的效果。这项专利技术在老鼠身上进行了成功的测试，可以彻底改变治疗皮肤损伤和增强美容手术的方法。该团队的研究结果发表在《生物活性材料》上。美国专利商标局于二月份授予该团队一项在本研究中开发和使用的生物打印技术的专利。宾夕法尼亚州立大学工程科学与力学、生物医学工程和神经外科教授易卜拉欣·T·奥兹博拉特(IbrahimT.Ozbolat)表示：“用于纠正因受伤或疾病而造成的面部或头部创伤的重建手术通常并不完美，会导致疤痕或永久性脱发。通过这项工作，我们证明了生物打印的全层皮肤具有在老鼠身上生长毛发的潜力。这距离实现更自然、更美观的人类头部和面部重建又近了一步。”他领导了开展这项工作的国际合作。虽然科学家之前已经对薄层皮肤进行了3D生物打印，但Ozbolat和他的团队是第一个在术中打印多个皮肤层（包括最底层或皮下组织）的完整生命系统的。研究人员表示，术中指的是在手术期间打印组织的能力，这意味着该方法可用于更立即、无缝地修复受损皮肤。顶层——作为可见皮肤的表皮在中间层的支撑下自行形成，因此不需要打印。皮下组织由结缔组织和脂肪组成，为头骨提供结构和支撑。宾夕法尼亚州立大学博士后研究员MijiYeo检查3D打印机上的生物墨盒，该打印机专为术中打印皮肤层而开发。图片来源：米歇尔·比克斯比/宾夕法尼亚州立大学“皮下组织直接参与干细胞变成脂肪的过程，”奥兹博拉特说。“这个过程对于包括伤口愈合在内的几个重要过程至关重要。它还在毛囊循环中发挥作用，特别是促进头发生长。”皮肤生物打印的突破研究人员首先从宾夕法尼亚州立大学健康米尔顿·赫尔希医疗中心接受手术的患者身上获取人体脂肪或脂肪组织。合作者迪诺·J·拉夫尼克(DinoJ.Ravnic)是宾夕法尼亚州立大学医学院整形外科系的外科副教授，他带领他的实验室获得了用于提取细胞外基质的脂肪——细胞外基质是分子和蛋白质的网络，为细胞提供结构和稳定性。组织——制造生物墨水的一种成分。Ravnic的团队还从脂肪组织中获得了干细胞，如果提供正确的环境，干细胞有可能成熟为几种不同的细胞类型，从而制造另一种生物墨水成分。每个组件都被加载到生物打印机的三个隔室之一中。第三个隔室充满了凝血溶液，有助于其他成分正确地结合到受伤部位。“这三个隔室使我们能够在精确控制下共同打印基质-纤维蛋白原混合物和干细胞，”Ozbolat说。“我们直接打印到损伤部位，目标是形成皮下组织，这有助于伤口愈合、毛囊生成、温度调节等。”他们获得了皮下组织和真皮层，表皮在两周内自行形成。“我们在大鼠身上进行了三组研究，以更好地了解脂肪基质的作用，我们发现基质和干细胞的共同传递对于皮下组织的形成至关重要，”Ozbolat说。“它不能仅对细胞或基质有效地起作用——它必须同时起作用。”他们还发现皮下组织含有向下生长，这是早期毛囊形成的初始阶段。研究人员表示，虽然脂肪细胞不直接参与毛囊的细胞结构，但它们参与毛囊的调节和维护。“在我们的实验中，脂肪细胞可能改变了细胞外基质，以更有利于向下生长的形成，”奥兹博拉特说。“我们正在努力推进这一目标，以控制密度、方向性和生长的方式使毛囊成熟。”奥兹博拉特表示，在创伤的受伤或患病部位精确生长毛发的能力可能会限制自然重建手术的表现。他说这项工作提供了一条“充满希望的前进道路”，特别是与他实验室的其他项目相结合，包括打印骨骼和研究如何匹配各种肤色的色素沉着。“我们相信这可以应用于皮肤科、毛发移植以及整形和重建手术——它可能会带来更加美观的结果，”奥兹博拉特说。“凭借全自动生物打印能力和临床级兼容材料，这项技术可能会对精确重建皮肤的临床转化产生重大影响。”编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1423855.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1423855.htm

科学家用3D打印机“生物打印 ”植物细胞 以研究细胞功能

科学家用3D打印机“生物打印”植物细胞以研究细胞功能一项新研究揭示了一种可重复的方法，通过3D打印机“生物打印”这些细胞来研究不同类型的植物细胞之间的细胞通讯。学习更多关于植物细胞如何相互“沟通”--以及与环境“沟通”--是了解更多关于植物细胞功能的关键。这最终可能导致产生最佳的生长环境和更好的作物品种。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1327333.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1327333.htm

突破性的类人生物打印皮肤能更好、更快地愈合伤口

突破性的类人生物打印皮肤能更好、更快地愈合伤口新型生物打印皮肤可复制人类皮肤的层次和厚度图/维克森林再生医学研究所领衔作者、维克森林再生医学研究所（WFIRM）所长安东尼-阿塔拉（AnthonyAtala）博士说。"研究结果表明，制造全厚度人体生物工程皮肤是可能的，而且能促进更快的愈合和更自然的外观效果"。打印出来的皮肤具有角质形成细胞、真皮成纤维细胞、脂肪细胞、黑色素细胞、毛囊真皮乳头细胞和真皮微血管内皮细胞，复制了真实的皮肤，有三层：薄薄的保护性外表皮层、中间的纤维和支撑性真皮层以及底部的脂肪真皮下层。当移植到小鼠伤口上时，打印出来的皮肤形成了血管和皮肤纹路，并显示出正常的组织发育。结果是伤口愈合更快，皮肤收缩更少，胶原蛋白生成更多，从而减少了疤痕。通过细胞特异性染色，WFIRM团队确认了生物打印细胞在愈合过程中与再生皮肤的成功融合。随后，研究人员使用了一个更大的5厘米x5厘米（2英寸x2英寸）生物打印猪皮肤移植物来覆盖猪模型上的全厚伤口。结果表明，猪皮肤移植后的伤口愈合良好，胶原蛋白生成增加，皮肤收缩和纤维化（或疤痕）减少。由于从身体其他部位获取大量皮肤的风险很大，而且条件有限，因此较大面积的自体皮肤移植的成功为人类治疗带来了巨大希望。实验室制备皮肤是一个不断增长的医学研究领域，公司也希望用它来测试产品，而不是使用动物。但这是首次生产出如此复杂和厚度的产品，并在临床前研究中显示伤口完全愈合。研究小组现在希望能将其用于人体研究。这项研究发表在《科学转化医学》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1388145.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1388145.htm

Vital3D公司表示 3D打印器官可以解决肝脏移植短缺问题

Vital3D公司表示3D打印器官可以解决肝脏移植短缺问题Vital3D是一家“生物打印”身体部位的公司。在Vital3D系统中，激光以3D图案精确沉积活细胞和生物材料。该公司表示，这将创建功能性、可扩展且可复制的组织结构。Vital3D相信该技术可以弥合器官供需之间的差距。这个鸿沟每年都在扩大——尤其是对于肾脏而言。仅在美国，就有超过90,000人在肾移植等候名单上，而去年只有25,000人实际接受了肾移植。SOURCE:ViaHuaHua投稿：@ZaiHuaBot频道：@TestFlightCN

首个3D打印的功能性人脑组织能像真实脑组织一样生长

首个3D打印的功能性人脑组织能像真实脑组织一样生长研究人员用3D打印出能像普通脑组织一样生长和运作的脑组织创建一个尽可能接近真实的器官对于探索疾病病理和测试新药的研究至关重要。大脑面临着特殊的挑战，包括在实验室中培育的神经元必须形成功能性连接，而且脑组织需要支持复杂而微妙的结构。威斯康星大学麦迪逊分校（UW-Madison）的研究人员成功地用三维打印技术打印出了能像普通大脑一样生长和运作的脑组织。这项研究的通讯作者张素春说："这可能是一个非常强大的模型，帮助我们了解人类脑细胞和大脑部分是如何交流的。它可以改变我们看待干细胞生物学、神经科学以及许多神经和精神疾病发病机制的方式。"研究人员的目标是构建分层神经组织，使神经祖细胞（NPC）在层内和层间成熟并形成连接（突触），同时保持结构不变。他们选择了一种主要由纤维蛋白原和凝血酶组成的纤维蛋白水凝胶作为"生物墨水"，即用于组织打印的生物材料，因为它与神经细胞具有生物相容性。纤维蛋白原和凝血酶都在凝血过程中发挥作用。纤维蛋白凝胶的高粘度使其难以打印，因此研究人员将其与透明质酸水凝胶混合，放入混合物中的NPC存活和成熟的数量更多，而加入另一种氢使他们的生物墨水比以前使用的生物墨水更柔软。研究人员没有采用传统的垂直叠层三维打印方法（这种方法需要厚层打印坚硬的生物墨水），而是通过水平打印一个薄层或细胞注入凝胶带，将其紧挨另一个薄层或细胞注入凝胶带，从而创建出图案化组织。为了防止打印带混合，研究人员在混合物沉积后立即使用凝血酶作为交联剂。虽然打印的细胞停留在指定的层内，但在打印后的两到五周内，神经元在层内和层间形成了功能性突触连接。张说："这种组织仍然有足够的结构来支撑在一起，但它又足够柔软，可以让神经元相互生长并开始对话。我们的组织保持相对较薄，这使得神经元很容易从生长介质中获得足够的氧气和养分。"研究人员尝试在生物墨水中使用不同的细胞组合打印脑组织。该研究的第一作者、华大麦迪逊分校张实验室的严元伟研究员"我们打印了大脑皮层和纹状体，我们的发现非常惊人，"张说。"即使我们打印了属于大脑不同部位的不同细胞，它们仍然能够以一种非常特殊和特定的方式相互对话。"研究人员说，他们的方法可以精确控制细胞的类型和排列，而器官组织和其他打印方法则无法做到这一点。而且这种打印技术不需要特殊的设备或培养方法来保持组织的健康，这意味着许多实验室都可以使用这种技术。张说："我们的实验室非常特别，因为我们能够在任何时候生产几乎任何类型的神经元，然后，我们几乎可以在任何时候以任何方式将它们组合在一起，有一个确定的系统来研究人类大脑网络是如何运作的。研究人员计划对生物墨水和设备进行改进，以便在打印组织中实现特定的细胞定向。"现在，我们的打印机是一台台式商业化打印机，"该研究的主要作者颜元伟说。"我们可以进行一些专门的改进，帮助我们按需打印特定类型的脑组织。"研究人员说，所打印的脑组织可用于研究唐氏综合征的细胞-细胞信号传导、健康组织与受阿尔茨海默氏症影响的组织之间的相互作用、测试新的候选药物，或者只是观察大脑的发育过程。这项研究发表在《细胞干细胞》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1416237.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1416237.htm

实验室培育肌肉的突破 开启医学和肉类的未来

实验室培育肌肉的突破开启医学和肉类的未来另一方面，在实验室中培养牛的肌肉组织可以改变肉类行业，消除屠宰动物的必要性。不过，目前，ETH团队的研究重点是优化肌肉干细胞的生成，使其更加安全。现在，他们通过一种新方法成功地做到了这一点。肌肉干细胞和纤维可在实验室中由重新编程的结缔组织细胞培育而成（显微镜图片）。资料来源：苏黎世联邦理工学院/巴尔-努尔实验室重编程细胞与该领域的其他研究人员一样，苏黎世联邦理工学院的科学家们使用一种不同的、更容易生长的细胞类型作为生成肌肉细胞的起始材料：结缔组织细胞。他们使用小分子和蛋白质鸡尾酒，对这些细胞进行分子"重编程"，从而将它们转化为肌肉干细胞，然后迅速繁殖并产生肌肉纤维。巴尔-努尔小组的博士生、本研究的两位主要合著者之一XhemQabrati解释说："这种方法使我们能够制造出大量的肌肉细胞。虽然也可以直接从肌肉活检组织中培养肌肉细胞，但细胞在分离后往往会失去功能，因此要生产大量细胞具有挑战性。"所用鸡尾酒的一个重要成分--也是细胞转化的核心催化剂--是蛋白质MyoD。这是一种转录因子，可调节细胞核中某些肌肉基因的活性。MyoD通常不存在于结缔组织细胞中。在这些细胞转变成肌肉细胞之前，科学家必须哄骗它们在细胞核中产生MyoD，持续数天。没有基因工程到目前为止，研究人员都是通过基因工程来完成这一过程：他们利用病毒颗粒将MyoD蛋白的DNA蓝图带入细胞核。在那里，病毒将这些构建指令插入基因组，使细胞能够产生MyoD蛋白。然而，这种方法存在安全风险：科学家无法控制病毒将这些指令插入基因组的具体位置。有时，病毒会整合到一个重要基因的中间，对其造成损害，或者这种插入过程可能导致引发癌细胞形成的变化。这一次，受COVID-19的mRNA疫苗的启发，Bar-Nur和他的同事们采用了一种不同的方法将MyoD传递到结缔组织细胞中：他们没有使用病毒来导入MyoD基因的DNA蓝图，而是将该基因的mRNA转录本导入细胞中。这样细胞的基因组就不会发生变化，从而避免了与这种变化相关的负面影响。mRNA仍能使结缔组织细胞产生MyoD蛋白，从而与ETH研究人员优化的鸡尾酒中的其他成分一起转化为肌肉干细胞和纤维。研究人员最近在《再生医学》（NPJ）杂志上发表了他们的新方法。他们是第一位在没有基因工程的情况下将结缔组织细胞重新编程为肌肉干细胞的人。帮助治疗肌肉萎缩症研究人员在对患有杜兴氏肌肉萎缩症的小鼠进行的实验中表明，这种方法产生的肌肉细胞也具有完全的功能。在人类中，这种罕见的遗传性疾病会导致患者缺乏肌肉稳定性所需的蛋白质，这意味着他们会出现进行性肌肉萎缩和瘫痪。苏黎世联邦理工学院的科学家们将无缺陷的肌肉干细胞注射到携带这种缺陷的杜氏肌营养不良症小鼠的肌肉中。他们能够证明，健康的干细胞能够在肌肉中形成修复的肌纤维。Bar-Nur小组的另一名博士生、本研究的主要合著者InseonKim解释说："这种肌肉干细胞移植对晚期杜兴患者特别有帮助，因为他们已经受到肌肉萎缩的严重影响。"这种方法适用于生产大量的肌肉干细胞。更重要的是，这种方法不需要进行基因工程，也没有相关风险，因此对人类未来的潜在治疗用途很有吸引力。替代肉类生产不过，研究人员还没有把他们的方法应用到人类细胞上；这是他们的下一步工作。Bar-Nur说："此外，我们还希望研究是否有可能通过向患有肌肉疾病的小鼠注射MyoDmRNA和其他鸡尾酒成分，在体内直接将结缔组织细胞转化为肌肉细胞。这种方法有朝一日也能帮助人类患者。"最后，Bar-Nur和他的团队希望将他们的新发现融入到目前正在进行的牛细胞研究工作中，这也是实验室的另一项研究方向。他们希望这种方法将有助于目前培养动物肌肉干细胞用于培养肉类生产的努力。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1377881.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1377881.htm