3D生物打印的人体规模肠道模型通过流体驱动的异质性来获得生理和微生物洞察力

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 胃肠病学 胃肠病学
• 组织工程是组织工程.

背景情况:

• 小肠的复杂结构对于营养吸收,微生物防御和屏障功能至关重要.
• 在体外复制小肠的复杂生理学,为研究和药物开发带来了重大挑战.

研究的目的:

• 设计一个仿生,三维 (3D) 生物打印的小肠模型,复制原生结构和功能复杂性.
• 研究剪切应力和微生物相互作用对在工程模型中的上皮质专业化和功能的影响.

主要方法:

• 采用了嵌入式生物打印方法来创建薄壁,连续的结构与生物模拟圆形折叠.
• 建立了区域化的剪切应力分布,以模仿表皮细胞发育所必需的生理流动微环境.
• 与 *Lactobacillus plantarum* 结合的共同培养,以研究宿主微生物相互作用和免疫反应.

主要成果:

• 工程剪切应力模式成功调节了上皮质紧密结节,分泌活动和输送体表达,推动了特定区域的专业化.
• 空间上不同的 *Lactobacillus plantarum* 的殖民活动激活了局部免疫反应和调节的上皮功能.
• 区域流量差异影响了通过跨细胞和细胞通路的营养物质和药物运输,在药物吸收方面具有强烈的体外-体内相关性.

结论:

• 开发的3D生物打印肠道模型有效地统一了结构,机械和功能复杂性,推进了体外研究能力.
• 这个平台是研究小肠生理学,宿主微生物相互作用和药物运输机制的宝贵工具.
• 该模型的生理学相关性通过对药物吸收的定量评估得到了验证,证明了其在临床前应用的潜力.