科學家在3D打印的生物反應器中培育出微小大腦

來源：cnBeta

來自麻省理工學院和印度理工學院馬德拉斯分校的科學家們在一個微小的3D打印系統(tǒng)中種植了少量的可自我組織的腦組織，即所謂的有機體，可以在它們生長發(fā)育的同時進行觀察。這項工作由AIP出版公司在《生物微流體學》上進行了報道。

目前對生長中的器官體進行實時觀察的技術(shù)涉及使用商業(yè)培養(yǎng)皿，在玻璃底板上有許多孔，置于顯微鏡下。這些板子價格昂貴，而且只與特定的顯微鏡兼容。他們不允許流動或補充營養(yǎng)介質(zhì)的生長組織。

最近的進展使用了一種被稱為微流體的技術(shù)，其中營養(yǎng)介質(zhì)通過連接到微小平臺或芯片的小管子輸送。然而，這些微流控設備價格昂貴，制造難度大。目前的進展是利用3D打印技術(shù)創(chuàng)建一個可重復使用且易于調(diào)整的平臺，其制造成本僅約5美元。該設計包括用于生長有機體的成像井和微流體通道，以提供支持組織生長的營養(yǎng)介質(zhì)和預熱。

牙科手術(shù)中使用的一種生物相容性樹脂被用于3D打印裝置。將打印的芯片暴露在紫外線下進行固化，然后在將活細胞放入井中之前進行滅菌。在用玻璃玻片封住井的頂部后，通過小的進液口加入研究中使用的營養(yǎng)介質(zhì)和藥物。這種設計成本明顯低于傳統(tǒng)的培養(yǎng)皿或基于旋轉(zhuǎn)生物反應器的有機體培養(yǎng)產(chǎn)品，此外，該芯片可以用蒸餾水清洗，干燥和高壓滅菌，因此，可以重復使用。"

研究人員用源自人體細胞的有機體測試了他們的裝置。他們用顯微鏡觀察了成長中的大腦器官體，并能成功地跟蹤它們的生長和發(fā)育7天。小小的一點腦組織發(fā)育出了一個空腔或腦室，周圍是一個自組織結(jié)構(gòu)，類似于一個正在發(fā)育的新皮質(zhì)。在這一周的時間里，在3D打印裝置中，器官體核心的細胞死亡的比例比在常規(guī)培養(yǎng)條件下要小。研究人員認為，他們的細胞設計保護了正在成長的微小大腦。

這種微流控裝置提供的一個優(yōu)勢是，它允許培養(yǎng)室的持續(xù)灌注，這比常規(guī)培養(yǎng)更接近于生理組織灌注，從而減少了類器官核心細胞死亡。研究者希望通過擴大可用井的數(shù)量來增加其裝置的容量，其他改進將允許將更多的儀器集成到設計中。