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仿人体组织可为器官“打补丁” 亦使安全药物试验成为可能
爱因斯坦 2016-03-15
导语

加拿大科学家开发了“AngioChip”人体组织补丁,未来对修补或更换损坏的人体器官将大有助益;也将成为药物试验的一个强大新工具,使安全无虞地在人体开展药物试验成为可能。由于该技术潜力巨大,目前也正在进行商业化。

图:通过对心脏和其他器官组织的模仿,这些微小的聚合物支架能用来测试药物。

科技日报多伦多3月13日电 据最新一期《自然·材料》杂志报道,加拿大多伦多大学研究人员发现了在实验室自行开发人体组织所必不可少的重要环节,该发现未来对修补或更换损坏的人体器官将大有助益。这项被称为“芯片上的仿人体组织”技术也将成为药物试验的一个强大新工具,使安全无虞地在人体开展药物试验成为可能。

图:Milica Radisic的研究团队为人体组织生长开发了新的平台

加拿大多伦多大学生物材料与生物医学学院Milica Radisic教授领导的团队已经找到了一种方法来制造单个细胞生长的小型,复杂的支架。这些人工环境产生的细胞和比培养皿生长的细胞更类似于真正的人类细胞和组织。该团队之前已经研发出了心脏细胞围绕丝线生长的方法Biowire™,以及心脏细胞支架snaps together like sheets of Velcro™.

近日,该团队开发了“AngioChip”人体组织补丁,将组织工程推进到了一个新的高度。

AngioChip可通过一个内部的人工血管通路将多个人体器官在体外连接在一起。这些迷你通道的工作原理,就像拼图玩具一样将“块”镶嵌在一起,不仅可将两个人工器官相联,还可评估其相互之间的作用。(AngioChip结构扫描视频


图:AngioChip的制造以及示意图。a,多个AngioChip并行放置在玻璃上。 b,一个AngioChip与圆珠笔前端的对比,显示AngioChip非常小。 c,生物反应器和血管组织的组装示意图。d,AngioChip组织的一部分示意图。

为了将这些可生物降解的补丁嵌合在一起,该研究团队的博士研究生张博洋使用基于计算机微芯片设计的新型3D打印技术,构建出女性指甲盖大小的组织。就像一个“人体”积木玩具,张博洋将这些生物降解层一层层手动叠放在一起,每一层都由独特的POMaC聚合物打印而成,并嵌有薄如人类头发丝的血管通道,构建完成后,则用紫外光将部件“黏合”在一起。

这些结构被浸泡在含有活性细胞的溶液中,迅速成长后即可模拟人体器官中的各种细胞。

目前为止,研究人员已开发出心脏和肝脏模型。在将微芯片植入小鼠体内后,研究人员甚至观察到小鼠的血液可在人工血管内无凝结地顺畅流动,这与在自然血管中的流动并无二异。

AngioChip将使制药公司在将其产品投入市场之前,就可以检测药品的危险副作用以及器官之间的相互作用,这样就可能挽救无数的生命。AngioChip也可以用来理解和验证当前药物的效力,甚至可以在化学化合物库中发现新的药物。该小组已经着手通过Radisic教授共同创办的TARA Biosystems Inc公司实现该技术商业化。

在着手技术商业化的同时,张博洋表示,下一步的工作目标是评估芯片在体内解体或被自然吸收前能够在体内持续多久,并通过技术升级,使“AngioChip”人体组织补丁从目前的手动组装逐渐过渡到自动化生产。

消息链接:

“Person-on-a-chip”: U of T engineers create lab-grown heart and liver tissue for drug testing and more

文章链接:

Biodegradable scaffold with built-in vasculature for organ-on-a-chip engineering and direct surgical anastomosis

(本文资料来源:科技日报;由e科网整理编辑)

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作者 爱因斯坦

科研工作者

北京航空航天大学

活跃作者
  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科
  • 金陵 本科生 北京大学 本科


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