是否有可能在實驗室中生長組織，例如替代受傷的軟骨？在維也納工業(yè)大學(xué)的研究人員現(xiàn)已向制造實驗室級別替代組織的目標邁進了一大步，他們采用了一種與全球其他地方所使用技術(shù)大相徑庭的方法，成功地在實驗室中培養(yǎng)了可以替代受損軟骨的組織。這項開創(chuàng)性的研究成果已在《生物材料學(xué)報》上發(fā)表。

該方法利用了一種特殊的高分辨率3D打印技術(shù)，創(chuàng)建了由生物兼容且可降解塑料制成的微型多孔球體，并在球體內(nèi)植入細胞。這些球體隨后能夠被排列成任意的幾何形狀，其中不同單元的細胞能夠無縫融合，形成一體的活組織。值得一提的是，軟骨組織的成功培養(yǎng)已在維也納工業(yè)大學(xué)得到驗證，此前這被認為是一項特別具有挑戰(zhàn)性的工作。

維也納工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與技術(shù)研究所的研究人員Oliver Kopinski-Grünwald表示：“培養(yǎng)干細胞以生成軟骨細胞并非最大挑戰(zhàn)，主要的難題在于通常很難控制最終組織的形狀，因為這些干細胞團塊會隨時間改變形狀并常常收縮?！?br />
為了解決這一問題，研究團隊采取了一種新方法：使用一種專門開發(fā)的激光高分辨率3D打印系統(tǒng)來制造直徑僅為三分之一毫米的迷你籠狀結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)形似微型足球，可以作為支撐結(jié)構(gòu)，像積木一樣組裝成任何形狀。

干細胞首先被引入這些足球形狀的迷你籠中，并很快充滿這些微小空間。Aleksandr Ovsianikov教授，3D打印和生物制造的負責人解釋說：“通過這種方法，我們可以可靠地生產(chǎn)出細胞分布均勻且密度極高的組織元件，這是以往方法無法實現(xiàn)的?！本S也納工業(yè)大學(xué)的研究團隊。

使用了特殊處理的干細胞，這些細胞被預(yù)設(shè)為形成特定類型的組織，在本研究中即是軟骨組織。這類細胞在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中極具吸引力，但在構(gòu)建更大的軟骨組織時面臨挑戰(zhàn)，因為軟骨細胞形成的細胞外基質(zhì)通常阻礙不同細胞球體以預(yù)期方式共同成長。

如果3D打印的多孔球體能夠按照所需方式被細胞定植，那么這些球體就能被排列成任何所需形狀?，F(xiàn)在的關(guān)鍵問題是，不同球體中的細胞能否也融合成為均一、同質(zhì)的組織。

Kopinski-Grünwald表示：“我們現(xiàn)在首次展示了這一過程。通過顯微鏡，我們可以清晰地看到，相鄰的球體相互生長、細胞之間進行遷移，無縫地連接并形成一個沒有任何空隙的封閉結(jié)構(gòu)，與以往的方法相比，這種方法避免了相鄰細胞團之間可見的分界線?！?br />
這些微型3D打印支架在組織成熟過程中提供了結(jié)構(gòu)的機械穩(wěn)定性。幾個月后，塑料結(jié)構(gòu)會自然降解并消失，留下所需形狀的成熟組織。

這項研究不僅限于軟骨組織，理論上還可以用于定制其他類型的更大組織，如骨組織。然而，對于超出一定大小的組織，如何整合血管系統(tǒng)仍是一項挑戰(zhàn)。

Oliver Kopinski-Grünwald說：“我們的初步目標是制造小塊定制軟骨組織，可以用來替換受傷后的軟骨材料。”“無論如何，我們已經(jīng)證明了使用球形微支架生產(chǎn)軟骨組織的方法在原理上是可行的，并且與其他技術(shù)相比具有決定性優(yōu)勢?！?

是否有可能在實驗室中生長組織，例如替代受傷的軟骨？在維也納工業(yè)大學(xué)的研究人員現(xiàn)已向制造實驗室級別替代組織的目標邁進了一大步，他們采用了一種與全球其他地方所使用技術(shù)大相徑庭的方法，成功地在實驗室中培養(yǎng)了可以替代受損軟骨的組織。這項開創(chuàng)性的研究成果已在《生物材料學(xué)報》上發(fā)表。

該方法利用了一種特殊的高分辨率3D打印技術(shù)，創(chuàng)建了由生物兼容且可降解塑料制成的微型多孔球體，并在球體內(nèi)植入細胞。這些球體隨后能夠被排列成任意的幾何形狀，其中不同單元的細胞能夠無縫融合，形成一體的活組織。值得一提的是，軟骨組織的成功培養(yǎng)已在維也納工業(yè)大學(xué)得到驗證，此前這被認為是一項特別具有挑戰(zhàn)性的工作。

維也納工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與技術(shù)研究所的研究人員Oliver Kopinski-Grünwald表示：“培養(yǎng)干細胞以生成軟骨細胞并非最大挑戰(zhàn)，主要的難題在于通常很難控制最終組織的形狀，因為這些干細胞團塊會隨時間改變形狀并常常收縮?！?br />
為了解決這一問題，研究團隊采取了一種新方法：使用一種專門開發(fā)的激光高分辨率3D打印系統(tǒng)來制造直徑僅為三分之一毫米的迷你籠狀結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)形似微型足球，可以作為支撐結(jié)構(gòu)，像積木一樣組裝成任何形狀。

干細胞首先被引入這些足球形狀的迷你籠中，并很快充滿這些微小空間。Aleksandr Ovsianikov教授，3D打印和生物制造的負責人解釋說：“通過這種方法，我們可以可靠地生產(chǎn)出細胞分布均勻且密度極高的組織元件，這是以往方法無法實現(xiàn)的?！本S也納工業(yè)大學(xué)的研究團隊。

使用了特殊處理的干細胞，這些細胞被預(yù)設(shè)為形成特定類型的組織，在本研究中即是軟骨組織。這類細胞在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中極具吸引力，但在構(gòu)建更大的軟骨組織時面臨挑戰(zhàn)，因為軟骨細胞形成的細胞外基質(zhì)通常阻礙不同細胞球體以預(yù)期方式共同成長。

如果3D打印的多孔球體能夠按照所需方式被細胞定植，那么這些球體就能被排列成任何所需形狀?，F(xiàn)在的關(guān)鍵問題是，不同球體中的細胞能否也融合成為均一、同質(zhì)的組織。

Kopinski-Grünwald表示：“我們現(xiàn)在首次展示了這一過程。通過顯微鏡，我們可以清晰地看到，相鄰的球體相互生長、細胞之間進行遷移，無縫地連接并形成一個沒有任何空隙的封閉結(jié)構(gòu)，與以往的方法相比，這種方法避免了相鄰細胞團之間可見的分界線?！?br />
這些微型3D打印支架在組織成熟過程中提供了結(jié)構(gòu)的機械穩(wěn)定性。幾個月后，塑料結(jié)構(gòu)會自然降解并消失，留下所需形狀的成熟組織。

這項研究不僅限于軟骨組織，理論上還可以用于定制其他類型的更大組織，如骨組織。然而，對于超出一定大小的組織，如何整合血管系統(tǒng)仍是一項挑戰(zhàn)。

Oliver Kopinski-Grünwald說：“我們的初步目標是制造小塊定制軟骨組織，可以用來替換受傷后的軟骨材料。”“無論如何，我們已經(jīng)證明了使用球形微支架生產(chǎn)軟骨組織的方法在原理上是可行的，并且與其他技術(shù)相比具有決定性優(yōu)勢?！?