3D打印神經(jīng)元細(xì)胞！康考迪亞大學(xué)研究人員發(fā)明生物新方法

導(dǎo)讀：加拿大康考迪亞大學(xué)研究人員開發(fā)了一種生物打印成體神經(jīng)元細(xì)胞的新方法。他們正在使用一種新的激光輔助技術(shù)，可以保持高水平的細(xì)胞活力和功能。

研究人員開發(fā)了一種稱為激光誘導(dǎo)側(cè)轉(zhuǎn)移 (LIST) 的新生物打印技術(shù)，通過使用不同粘度的生物墨水改進(jìn)現(xiàn)有的生物打印技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)更好的3D打印。在文章中，他們證明了該技術(shù)可成功打印感覺神經(jīng)元，這是周圍神經(jīng)系統(tǒng)的重要組成部分。他們表示，這有利于生物打印潛力的長(zhǎng)期發(fā)展，包括疾病建模、藥物測(cè)試和植入物制造。

△圖1. 激光誘導(dǎo)神經(jīng)元側(cè)向轉(zhuǎn)移 (LIST) 打印系統(tǒng)示意（A左）和生物油墨噴射（高速成像A右）。打印后1小時(shí)，帶有DRG神經(jīng)元的液滴。比例尺 = 50 μM ( B , C )。

可行且實(shí)用

研究人員使用小鼠周圍神經(jīng)系統(tǒng)的背根神經(jīng)節(jié) (DRG) 神經(jīng)元來(lái)進(jìn)行技術(shù)測(cè)試。神經(jīng)元懸浮在生物墨水溶液中，并加載到生物相容性基材上方的方毛細(xì)管中。低能納秒激光脈沖聚焦在毛細(xì)管中部，產(chǎn)生微氣泡膨脹并將充滿細(xì)胞的微射流噴射到其下方的基底上。將樣品短暫孵育，然后洗滌并重新孵育48 小時(shí)。

△圖2. 生物打印不會(huì)影響DRG神經(jīng)元的存活，但會(huì)減少神經(jīng)突觸的生長(zhǎng)。

然后，團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了多次測(cè)試以測(cè)量打印細(xì)胞的容量。一項(xiàng)活力測(cè)定發(fā)現(xiàn)，打印兩天后，86%的細(xì)胞仍然存活。研究人員指出，當(dāng)使用較低能量的激光時(shí)，存活率會(huì)提高。較高激光能量使用時(shí)，一些熱力學(xué)反應(yīng)更可能損壞細(xì)胞。

△圖3. 打印過程對(duì)辣椒素引發(fā)的鈣內(nèi)流的影響。

其他測(cè)試測(cè)量了神經(jīng)突生長(zhǎng)（其中發(fā)育中的神經(jīng)元在響應(yīng)指令時(shí)產(chǎn)生新的投射）、神經(jīng)肽釋放、鈣成像和RNA測(cè)序�？傮w而言，結(jié)果總體表明這項(xiàng)技術(shù)可能對(duì)生物打印領(lǐng)域做出重要貢獻(xiàn)。

對(duì)人和動(dòng)物都有好處

研究人員指出，一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)談到生物打印時(shí)，人們往往會(huì)認(rèn)為科學(xué)家現(xiàn)在可以打印諸如移植人體器官之類的東西。雖然這是一個(gè)長(zhǎng)期目標(biāo)，但目前的技術(shù)還離得很遠(yuǎn)。仍有很多方法可以逐漸實(shí)現(xiàn)這一遠(yuǎn)大目標(biāo)。團(tuán)隊(duì)希望獲得批準(zhǔn)，能夠繼續(xù)對(duì)細(xì)胞移植進(jìn)行研究，這可以極大地幫助藥物發(fā)現(xiàn)，例如神經(jīng)恢復(fù)藥物。

△圖4. Printed-DRG神經(jīng)元釋放神經(jīng)肽。

團(tuán)隊(duì)指出，使用這項(xiàng)技術(shù)的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是減少了動(dòng)物試驗(yàn)。這不僅有人道主義方面的意義，使更少的動(dòng)物因?yàn)槿祟悓?shí)驗(yàn)被安樂死，而且它還將產(chǎn)生更準(zhǔn)確的結(jié)果，因?yàn)闇y(cè)試能夠在人類而非動(dòng)物組織上進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：Roversi, K.; Ebrahimi Orimi,H.; Falchetti, M.; Lummertz da Rocha, E.; Talbot, S.; Boutopoulos, C.Bioprinting of Adult Dorsal Root Ganglion (DRG) Neurons Using Laser-InducedSide Transfer (LIST). Micromachines 2021, 12, 865.https://doi.org/10.3390/mi12080865

文獻(xiàn)地址：https://www.mdpi.com/2072-666X/12/8/865#cite