新的类器官培养方法可以验证纳米材料对人体的毒性

韩国标准与科学研究所（KRISS）开发了世界上第一种能够准确评估纳米材料对人体毒性的类器官培养方法。这项新技术克服了传统培养方法的局限性，有望推动基于类器官的纳米材料和纳米医学安全评估的商业化

这篇论文发表在《纳米快报》杂志上

类器官是通过体外培养人类干细胞产生的器官的小型化版本。由于类器官有效地模拟人体，类器官作为下一代毒性评估的一种手段，取代了动物试验，引起了人们的广泛关注；然而，它们有一个缺点：由于培养方法的限制，标准化很困难

在传统的类器官培养方法中，细胞被嵌入细胞外基质中，并以圆顶形状固化，形成三维结构；然后加入培养基来培养细胞。在这种方法中，细胞外基质圆顶的厚度在中心和边缘变化，导致氧气供应不平衡

因此，类器官不能均匀生长；相反，它们聚集在圆顶状的气泡中，因此很难分开。最大的问题是纳米材料无法穿透圆顶，因此无法准确确认其对类器官的影响

在新开发的类器官培养方法中，将细胞外基质直接与培养液混合，以漂浮的方式培养类器官

使用反射暗场显微镜对不同培养方法中金纳米颗粒进入类器官的细胞摄取进行实时成像。来源：韩国标准与科学研究所（KRISS）

这种方法适合商业化，因为类有机物可以以相对均匀的尺寸生产，并且可以很容易地划分为相同的数量。均匀的制备和划分是至关重要的，因为在实际的工业场所进行高通量筛选，将最多1000种类有机物放入每个容器中，同时测试它们对纳米材料的反应

新方法的另一个巨大好处是，与传统的培养方法不同，细胞外基质圆顶的缺失使每种纳米材料都能到达类器官。纳米材料的渗透率与目前在工业场地中使用的二维细胞模型中的渗透率相同。新开发的培养方法是世界上第一种允许确认纳米材料渗透到类器官中的方法

KRISS的纳米生物测量小组最初使用传统方法培养类器官三天。在去除细胞外基质圆顶后，他们在与细胞外基质混合的培养液中以5%（v/v）的浓度对类器官进行悬浮培养，以测试纳米材料的毒性

用肝毒性材料氧化锌纳米颗粒（ZnO NPs）和无毒金纳米颗粒（AuNPs）处理类有机物。对比表明，与传统方法相比，每种材料的毒性都可以准确观察到

KRISS高级研究员Ahruem Baek表示，“根据我们的研究结果，我们将使用类有机物建立标准的纳米材料和纳米医学安全评估程序，为韩国纳米工业的发展做出贡献。”

KRISS纳米安全计量中心负责人Tae Geol Lee表示，“随着食品药品安全部和美国食品药品监督管理局对动物替代测试的需求不断增长，我们通过与医院的融合和合作研究，开发出了世界上第一种基于类有机物的纳米材料安全评估技术，这是非常有意义的。”