一种模拟循环系统的生物反应器可以向人造组织输送营养和氧气,从而生产出10克以上的鸡肉,用于养殖肉类应用。这些结果发表在《生物技术趋势》上
东京大学的资深作者Shoji Takeuchi说:“我们的研究提出了一种可扩展的自上而下的策略,使用可灌注的中空纤维生物反应器生产全切养殖肉。”“该系统能够实现细胞分布、排列、收缩性和改善与食物相关的特性。它为基于血管的方法提供了一种实用的替代方案,不仅可能影响食品生产,还可能影响再生医学、药物测试和生物杂交机器人。”
大规模组织重建的一个重大障碍是创建分布良好的血管网络,因为仅靠扩散无法维持细胞跨越相当长的距离。没有集成循环系统的组织的厚度通常限制在1毫米以下,这使得生产具有密集细胞的厘米级或更大组织具有挑战性
Takeuchi说:“我们正在使用半渗透性中空纤维,它模仿血管向组织输送营养的能力。”“这些纤维已经广泛用于家用滤水器和肾病患者的透析机。令人兴奋的是,这些微小的纤维还可以有效地帮助创建人造组织,甚至可能在未来创建整个器官。”
作者使用由50根中空纤维组成的中空纤维生物反应器(HFB)演示了厘米级鸡骨骼肌组织的生物制造。此外,他们还实施了一个机器人辅助装配系统,用于制造1125纤维HFB,并使用构成结缔组织的鸡成纤维细胞生产了重量超过10克的整块鸡肉
Takeuchi说:“养殖肉类为传统肉类提供了一种可持续的、合乎道德的替代品。”“然而,复制整块肉的质地和味道仍然很困难。我们的技术能够生产出质地和味道更好的结构化肉,从而可能加速其商业可行性。除了食品,这个平台还可能影响再生医学和软机器人技术。”
据Takeuchi介绍,未来研究的其他挑战包括确定灌注对组织质量的长期影响,将技术应用于器官制造和生物杂交机器人技术,以及进一步改善组织的机械性能和结构完整性,以更好地模拟天然肌肉组织的特征
Takeuchi说:“我们通过以微尺度精度排列中空纤维,克服了在厚组织中实现灌注的挑战。”“剩余的挑战包括改善较大组织中的氧气输送、自动化纤维去除和向食品安全材料过渡。解决方案可能包括使用人造氧载体来模拟红细胞、在一次手术中有效去除纤维的束去除机制,以及可食用或可回收的中空纤维。”
Journal information: Trends in Biotechnology
Provided by Cell Press
2025-05-13
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