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科学家开发3D打印方法有望修复脑损伤

本站发布时间:2023-11-21 13:52:17

研究人员通过3D打印人类干细胞,制作并设计了一个简单的细胞库当植入大脑切片时,其结构会与宿主组织融合

牛津大学为研究人员开发的突破性技术有一天可以为那些饱受雨水侵袭的人提供更多的数据研究人员表示,可以3D打印第一个T淋巴细胞,以模拟大脑皮层的结构结果已于今天发表在《自然通讯》杂志上

脑损伤,包括由创伤、中风和脑肿瘤手术引起的损伤,通常会对大脑皮层(人脑外层)造成不显著的损伤,导致认知、行动和沟通困难例如,每年约有7000万人死于创伤性脑损伤,其中500万是严重或致命的目前,对严重的脑损伤有有效的治疗方法,对生活质量产生了重大影响

组织的再生疗法,特别是那些给患者从自己的干细胞中提取的植物的疗法,可能是未来治疗脑损伤的好方法然而,到目前为止,还没有任何方法来确保大脑结构的完整性

在这项新研究中,牛津大学的研究人员通过3D打印人类神经干细胞制造了一个双层的脑组织当植入脑切片时,细胞应与宿主组织在结构和功能上保持一致

牛津大学化学系教授金永成博士说:“这一进步标志着在制造具有天然脑组织完整结构和功能的材料方面迈出了重要一步这项工作将为探索人类皮层的工作提供一个新的机会,从长远来看,它将为那些生活在乌克兰的个人提供希望

皮质结构由人诱导的多能干细胞(hiPSC)制成,这些细胞具有在大多数人类组织中产生细胞类型基础的潜力使用高PSCs进行组织修复的一个优点是,它们可以很容易地从细胞中提取出来,从而不会引发免疫反应

通过使用生长因子和化学物质的特定组合,在神经祖细胞中对脑皮质的两层不同的神经祖细胞进行了分化这些细胞被放入溶液中,生成两个“生物墨水”,然后打印出来,生成两层结构在培养过程中,细胞会在其分层的细胞结构中保持数周,这是由层特异性生物标志物的表达所指示的

当打印的问题被植入我们的大脑切片时,它们显示出强大的整合性,正如神经过程的项目和植入宿主边界的神经递质的释放所证明的那样植入的细胞也显示出低信号活性,这与宿主细胞的活性相关这表明人类和家庭细胞正在重新相互通信,展示了功能和结构整合

研究人员有意对水滴打印技术进行错误的定义,以创建复杂的多层大脑皮层,从而使人脑的架构更加现实除了应对降雨的潜在风险外,这些工程问题还应用于加固评估、研究降雨发展,并提高我们对认知基础的理解

这项新技术建立在该公司对合成组织和培养细胞的3D打印技术的研发和专利方面长达十年的跟踪记录之上

资深作者周林娜博士(牛津大学化学系)说:“我们的水滴打印技术为设计具有设计结构的3D组织提供了同样的答案,这为巴林的个性化植入治疗的创造带来了新的开端。”

高级作者兼助理教授FrancisSzele(牛津大学生理学、解剖学和遗传学系)补充道:“活体脑切片为质疑3D打印在脑修复中的可行性创造了一个强大的平台这是研究3D打印的皮层体积发育环境和将其整合到大脑中的一个自然桥梁

资深作者或教授Zoltá;nMolná;r(牛津大学生理、解剖学和遗传学系)说:“人脑的发育是一个复杂的过程这将是一个;不认为我们可以在实验室中重现细胞内的进展尽管如此,我们的3D打印项目表明,在控制人类的命运和安排方面取得了实质性进展

牛津大学化学系资深作者HaganBayley教授说:“只有在牛津马丁学院的鼓励下,包括牛津化学系和生理、解剖学和遗传学系在内的高度多学科互动,才能实现这一目标。”


来源:

Materials provided by
University of Oxford.
注明: Content may be edited for style and length.


参考:

  1. Yongcheng Jin, Ellina Mikhailova, Ming Lei, Sally A. Cowley, Tianyi Sun, Xingyun Yang, Yujia Zhang, Kaili Liu, Daniel Catarino da Silva, Luana Campos Soares, Sara Bandiera, Francis G. Szele, Zoltán Molnár, Linna Zhou, Hagan Bayley.
    Integration of 3D-printed cerebral cortical tissue into an ex vivo lesioned brain slice. Nature Communications, 2023; 14 (1) DOI: 10.1038/s41467-023-41356-w

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