香港城市大学开发用于原位细胞再生的3D打印微型机器人

来自香港城市大学的研究人员创造了3D打印的微型机器人载体,这些载体可以在生物体内(体内)运输细胞,用于靶向治疗和组织再生。 机器人的球形和带刺结构是使用Nanoscribe的PhotonicProfessionalGT 双光子聚合3D打印技术,该系统提供了“足够的灵活性来优化机器人结构”。

香港城市大学开发用于原位细胞再生的3D打印微型机器人
用间充质干细胞(MSC)培养12小时的微机器人的SEM图像。图片来源:ScienceRobotics/香港城市大学

香港城市大学开发用于原位细胞再生的3D打印微型机器人 通过3D打印的微型机器人载体进行细胞再生

再生医学使用来自生物(动物,植物或人)的健康细胞来修复或替换患病细胞或组织。然而,当将功能细胞运输到生物体内的受损位置时会出现挑战。该研究指出:

 “体内[干细胞]细胞的递送需要一个合适的三维(3D)结构,以创造一种环境,支持细胞粘附,增殖和分化,同时作为载体起作用。”

因此,该研究小组创造了几种具有磁性和多孔性质的3D打印微型机器人载体,以机械支持组织和器官原位再生。此外,研究人员观察到2D细胞培养人工环境因其快速失去形状而无效。

通过微创设计,微机器人载体有可能进入人体较小和更复杂的区域。这包括胃肠器官,大脑和脊髓。考虑到这一点,该研究使用了Nanoscribes的双光子聚合光刻技术,该技术能够通过光子晶体进行高分辨率3D图案化。微型载体由负性光致抗蚀剂SU-850材料制成。

此外,微型机器人涂有镍和钛溶液,用于磁致动和生物相容性。

香港城市大学开发用于原位细胞再生的3D打印微型机器人
细胞接种前后微机器人的结构设计。图片来自ScienceRobotics/香港城市大学。

香港城市大学开发用于原位细胞再生的3D打印微型机器人 小鼠和斑马鱼胚胎

为了测试其细胞控制和传递能力,研究小组将一群携带能够产生肿瘤的HeLa蛋白细胞的微型机器人分散到小鼠体内。培养四周后,小鼠在注射的微生物载体的周围位置形成肿瘤。

此外,微型机器人载体被分散到斑马鱼胚胎的蛋黄中,以观察注射精度和克服粘性阻力的能力。

两种测试均在显微镜下观察,并被认为是成功进行精确的自动细胞运输。在实验阶段结束时,研究人员发现微型载体的球形3D打印结构“增强了磁驱动能力,使微机器人与宿主组织易于融合,促进细胞从机器人转移到组织。”

香港城市大学开发用于原位细胞再生的3D打印微型机器人

注射了携带HeLa细胞的一群微型机器人的小鼠的体内荧光成像。在为期四周的时间内,肿瘤发生了肿瘤。白色箭头表示注射的位置。图片来自ScienceRobotics/香港城市大学。

研究论文“Developmentofamagneticmicrorobotforcarryinganddeliveringtargetedcells”,由JunyangLi,XiaojianLi,TaoLuo,TaoLuo,ChichiLiu,ShuxunChen,DongfangLi,JianboYue,Shuk-hanCheng,andD.Sun.撰写。

文章来源:慧聪印刷网

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