球体的高通量生物打印用于可扩展的组织制造
Myoung Hwan Kim1,2, Yogendra Pratap Singh2,3, Nazmiye Celik2,3
1Department of Biomedical Engineering, Penn State University, University Park, PA, USA.
Nature communications
|November 21, 2024
概括
高通量生物打印集成组织制造系统 (HITS-Bio) 实现了用于组织工程的快速,可扩展的球形生物打印. 这种新的技术显著加速结构的制造,同时保持高细胞活力,用于再生医学应用.
科学领域:
- 再生医学是一种再生医学.
- 生物技术是生物技术.
- 组织工程是组织工程.
背景情况:
- 实现生理上相关的细胞密度对于模仿器官结构和功能的生物制造组织至关重要.
- 目前的球形生物打印方法缺乏广泛临床应用所需的实际可扩展性和速度.
研究的目的:
- 推出一种新的,高通量生物打印系统,用于快速,同时定位球体.
- 证明该系统在再生医学应用中的效率和实用性,包括骨和软骨组织的修复.
主要方法:
- 开发和实施用于生物打印的高通量集成组织制造系统 (HITS-Bio),使用数字控制喷嘴阵列 (DCNA).
- 通过制造各种组织结构来评估HITS-Bio的速度,细胞活力 (>90%),以及可扩展性.
- 在小鼠模型中,应用HITS-Bio用于手术内生物打印微RNA转移的人类脂肪基干细胞球体,用于骨再生.
- 制造大规模的软骨结构使用chondrogenic球体.
主要成果:
- 与现有技术相比,HITS-Bio的速度提高了十倍,同时保持了高细胞活力.
- 在老鼠中成功再生骨缺陷,在3周内达到~91%的骨覆盖率,在6周内达到~96%.
- 在不到40分钟的时间内,高效地制造1厘米3的软骨结构,其中包含~600个球体,展示了高通量能力.
结论:
- 在球体生物打印方面,HITS-Bio提供了显著的进步,能够快速和可扩展的组织制造.
- 该系统对再生医学的临床应用非常有前途,特别是在骨和软骨缺陷修复方面.
- 这项技术有助于创建复杂的,细胞密集的组织结构,这对于器官生物制造至关重要.
