低成本技术五小时快速形成强韧易用细胞片
组织工程领域的下一项突破并非来自未来感十足的生物打印机,而是源于一个硅胶容器、一把刮刀和一对镊子。
麦克马斯特大学研究人员开发出一种快速且经济的方法,仅需五小时即可生产"机械强度高"的细胞片,相比现有耗时长达两周的无支架技术实现重大飞跃。该研究由生物医学工程教授兼联合主任P.拉维·塞尔瓦加纳帕蒂(P. Ravi Selvaganapathy)主导,近期发表于皇家化学学会期刊。尽管设备极为简易,其应用潜力却覆盖烧伤护理、器官修复乃至培养肉生产。
核心创新源自一个出人意料之处:细胞不愿附着的容器。
智能表面科学
研究团队发现,在聚二甲基硅氧烷(PDMS)硅胶容器中培养的细胞避免附着器皿表面,转而相互粘结形成连贯片层。
"细胞不附着于容器而彼此结合,形成片状结构,"生物医学工程博士生迈德赫·霍达莫拉迪(Maedeh Khodamoradi)在声明中表示,"这种结构特别适用于伤口覆盖或烧伤治疗等场景。"
由于可采用患者自体干细胞制备细胞片,排斥风险显著降低。该方法同时规避了动物源性支架和合成基质——这两者均可能引发免疫反应。"五小时内,我们就能制备出直径约五厘米的机械强度高细胞片,"塞尔瓦加纳帕蒂向媒体表示,"而其他方法需耗时数周。"
功能测试表明细胞保持活性与健康状态。"我们已确定促使细胞形成片层的关键条件,"博士后研究员赛耶丁·贾拉利(Syedaydin Jalali)指出,"这是关键性突破。"
硅胶材料本身具有生物惰性与非细胞毒性——这对未来临床应用至关重要。
活体绷带潜力
随着全球人口老龄化加剧,组织再生需求日益增长。麦克马斯特技术有望加速皮肤替代物、心脏补片、肾脏组织及其他层状结构的生产。研究团队已与汉密尔顿健康科学中心烧伤外科医生马克·G·杰斯克(Marc G. Jeschke)合作,为再生医学中心即将开展的人体临床试验做准备。外科医生在早期测试中已操作过这些细胞片。
"这是精准输送干细胞的有效方式,"塞尔瓦加纳帕蒂解释道,"可将其视为活体绷带……使用过这些细胞片的外科医生非常认可其强韧性和易操作性。"
除医疗领域外,该工艺还可能改变培养肉产业。通过叠放肌肉与脂肪细胞片层,可复现真实肉类的大理石纹路与质地——这正是长期制约该行业的技术瓶颈。
"任何层状组织均可从本研究中获益,"塞尔瓦加纳帕蒂强调。
在希瑟·谢拉登(Heather Sheardown)领导的C20/20实验室,研究人员正探索视网膜、心脏及肾脏组织的应用。霍达莫拉迪称此发现"颇具趣味",但其影响可能更为深远。
正如塞尔瓦加纳帕蒂所阐释:"我们的目标是实现大规模细胞片生产的普及化……我们看到再生医学及其应用将获得更广泛的发展机遇。"
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