浙江大学のHe Yong教授の研究グループは、マイクロエアフローを利用して3D生体活性微細構造を印刷した。

浙江大学のHe Yong教授の研究グループは、マイクロエアフローを利用して3D生体活性微細構造を印刷した。
出典:新華網、浙江大学サイエンス+++
著者: 周偉

浙江大学機械工学部のHe Yong教授の研究グループは、微小な気流を利用してさまざまな種類の細胞を操作し、特定の構造を持つ微小球を形​​成し、それが生体活性微小組織に成長できる新しい生物学的3Dプリント法を発明した。この方法は、体外臓器再建とより効果的な細胞治療のための効果的な方法を提供します。

関連論文「マイクロ流体ノズルによるヒト異種微小球状オルガノイドの気流支援 3D バイオプリンティング」が最近、WILLY のタイトルで SMALL 誌の表紙記事として出版されました。責任著者は、浙江大学機械工学部のHe Yong教授、Fu Jianzhong教授、基礎医学部のOuyang Hongwei教授です。

何勇教授は、生物学的3Dプリンティングは現在「初期段階」にあり、すでに歯や骨などの比較的単純な組織構造の部品を正確に印刷し、臨床に応用できると紹介した。頭蓋骨損傷患者は3Dプリントされた頭蓋骨を通じて整形手術を受けることもできるが、天然の生物学的組織はより複雑である。

「例えば、血管は線維芽細胞、平滑筋細胞、内皮細胞などから構成される複雑な構造です。血管を『印刷』したい場合、特定の構造を形成するために異なる細胞を一緒に印刷する必要があります」とHe Yong教授は述べています。

研究チームは、さまざまな細胞をハイドロゲルで包んで「バイオインク」を作り、マイクロ流体チップのノズルの制御下で「インク」を少しずつ「吐き出す」という手法をとった。

「この機械を使って、血管が発達した骨組織を『印刷』した」何勇教授は、初めて骨髄間葉系幹細胞とヒト臍帯静脈内皮細胞を混ぜた2種類の『バイオインク』を使い、らせん状の微小球を同時に印刷したと語った。その中で、骨髄間葉系幹細胞は骨芽細胞への分化を誘導することができ、内皮細胞は血管新生細胞を形成します。数日間の研究室培養の後、らせん状の血管が発達した骨形成オルガノイドが形成されました。

図:この方法に基づいて製造された螺旋状の異種ゲル微粒子。この方法を使用して、研究室では、直径約200ミクロンのバラの形、螺旋状の微粒子、太極拳などの粒子も作成しました。つまり、細胞を操作して、特定の「構成」を自由に形成できるのです。

「バイオインク」の成分の一つであるハイドロゲルは非常に柔らかい物質であり、それをいかに精密に制御するかというのは、かなり困難な課題です。

研究チームは突風という「風」を利用してこの問題を巧みに解決した。微細な空気流の吹き付けにより、ノズルから噴射された液滴はすぐに落下するのではなく、回転します。このとき、生物インクのさまざまな成分の下降方向は、数学的モデリングに従って制御され、精巧な3次元構造を形成します。 「このプロセスは、回転するケーキ型をデコレーションするのに少し似ており、さまざまな細胞が特定の3次元の「構成」を形成できるようになります」とHe Yong教授は述べています。

「この技術の精度は単一細胞の解像度に達することができる」と何勇教授は語った。既存のバイオ製造方法と比較すると、その特徴は、初めて小さな空間で三次元構造の制御可能な成形を実現し、体外での複雑なオルガノイドの再構築に新しいアイデアを提供していることだ。

論文リンク: https://doi.org/10.1002/smll.201870181



生物学、血管、カビ、医学、臨床

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