香港城市大學(xué)開發(fā)用于原位細(xì)胞再生的3D打印微型機(jī)器人

2018年8月20日，南極熊從外媒獲悉，來(lái)自香港城市大學(xué)的研究人員創(chuàng)造了3D打印的微型機(jī)器人載體，這些載體可以在生物體內(nèi)（體內(nèi)）運(yùn)輸細(xì)胞，用于靶向治療和組織再生。

根據(jù)該研究報(bào)告，機(jī)器人的球形和帶刺結(jié)構(gòu)是使用Nanoscribe的Photonic Professional GT激光光刻系統(tǒng)制造的，該系統(tǒng)提供了“足夠的靈活性來(lái)優(yōu)化機(jī)器人結(jié)構(gòu)”。

△用間充質(zhì)干細(xì)胞（MSC）培養(yǎng)12小時(shí)的微機(jī)器人的SEM圖像。圖片來(lái)自Science Robotics /香港城市大學(xué)

通過3D打印的微型機(jī)器人載體進(jìn)行細(xì)胞再生

再生醫(yī)學(xué)使用來(lái)自生物（動(dòng)物，植物或人）的健康細(xì)胞來(lái)修復(fù)或替換患病細(xì)胞或組織。然而，當(dāng)將功能細(xì)胞運(yùn)輸?shù)缴矬w內(nèi)的受損位置時(shí)會(huì)出現(xiàn)挑戰(zhàn)。該研究指出：

“體內(nèi)[干細(xì)胞]細(xì)胞的遞送需要一個(gè)合適的三維（3D）結(jié)構(gòu)，以創(chuàng)造一種環(huán)境，支持細(xì)胞粘附，增殖和分化，同時(shí)作為載體起作用。”

因此，該研究小組創(chuàng)造了幾種具有磁性和多孔性質(zhì)的3D打印微型機(jī)器人載體，以機(jī)械支持組織和器官原位再生。此外，研究人員觀察到2D細(xì)胞培養(yǎng)人工環(huán)境因其快速失去形狀而無(wú)效。

通過微創(chuàng)設(shè)計(jì)，微機(jī)器人載體有可能進(jìn)入人體較小和更復(fù)雜的區(qū)域。這包括胃腸器官，大腦和脊髓。考慮到這一點(diǎn)，該研究使用了Nanoscribes的雙光子光刻技術(shù)，該技術(shù)能夠通過光子晶體進(jìn)行高分辨率3D圖案化。微型載體由負(fù)性光致抗蝕劑SU-850材料制成。

此外，微型機(jī)器人涂有鎳和鈦溶液，用于磁致動(dòng)和生物相容性。

△細(xì)胞接種前后微機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。圖片來(lái)自Science Robotics /香港城市大學(xué)。

小鼠和斑馬魚胚胎

為了測(cè)試其細(xì)胞控制和傳遞能力，研究小組將一群攜帶能夠產(chǎn)生腫瘤的HeLa蛋白細(xì)胞的微型機(jī)器人分散到小鼠體內(nèi)。培養(yǎng)四周后，小鼠在注射的微生物載體的周圍位置形成腫瘤。

此外，微型機(jī)器人載體被分散到斑馬魚胚胎的蛋黃中，以觀察注射精度和克服粘性阻力的能力。

兩種測(cè)試均在顯微鏡下觀察，并被認(rèn)為是成功進(jìn)行精確的自動(dòng)細(xì)胞運(yùn)輸。在實(shí)驗(yàn)階段結(jié)束時(shí)，研究人員發(fā)現(xiàn)微型載體的球形3D打印結(jié)構(gòu)“增強(qiáng)了磁驅(qū)動(dòng)能力，使微機(jī)器人與宿主組織易于融合，促進(jìn)細(xì)胞從機(jī)器人轉(zhuǎn)移到組織。”

△注射了攜帶HeLa細(xì)胞的一群微型機(jī)器人的小鼠的體內(nèi)熒光成像。在為期四周的時(shí)間內(nèi)，腫瘤發(fā)生了腫瘤。白色箭頭表示注射的位置。圖片來(lái)自Science Robotics /香港城市大學(xué)。

研究人員論文“Development of a magnetic microrobot for carrying and delivering targeted cells”由Junyang Li, Xiaojian Li, Tao Luo, Tao Luo, Chichi Liu, Shuxun Chen, Dongfang Li, Jianbo Yue, Shuk-han Cheng, and D. Sun.撰寫

編譯自：3dprintingindustry.com