科學家研發出低成本生物反應器，3D打印人類細胞

麻省理工學院（MIT）和印度理工學院Madras的科學家開發了一種新穎的 3D打印微流生物反應器，該反應器能夠打印出仿人腦組織細胞。

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3D打印人類細胞的低成本生物反應器

使用 SLA 3D 打印和日常牙科樹脂，研究人員能夠創建活的神經細胞培養芯片上的器官設備，以及用於在體外條件下使它們生長的生物反應器。該團隊的設置僅需5美元，就可以進行商業化的培養皿的替代方案，它可以更便宜地用於藥物測試和開發針對癡呆症或自閉症等疾病的治療方法。 

研究作者 Ikram Khan 解釋說：“我們的設計成本大大低於傳統的培養皿或基於旋轉生物反應器的類器官培養產品。” “此外，芯片可以用蒸餾水洗滌，乾燥和高壓滅菌，更可以重複使用。”

優化腦細胞監測

通過在體外環境中培養多能幹細胞，可以將其生長成微型器官或 “類器官”，例如腎臟，心臟或大腦。此類類器官對於臨床醫生而言可能是有用的藥物篩選工具，但是它們需要在溫育條件下生長，並且對其進行密切監控。 

人體器官還需要穩定的營養才能生存，但是隨著時間的流逝，它們的核心變得越來越容易被切斷和營養不良，從而損害了它們的細胞生存能力。相比之下，片上實驗室設備越來越使科學家能夠以更高的自由度和更容易獲得的價格培養更小的細胞體積。 

儘管這些微流體系統傳統上是通過軟光刻技術創建的，但在設計靈活性方面，多步技術仍然受到限制。為了解決這個問題，美國印第安研究人員因此採用了3D打印技術來生產生物反應器，該反應器不僅可以簡化生產過程，而且可以實現緊密的，非侵入性的細胞控制。 

生長人類新皮層 

在他們的實驗裝置中，科學家使用Form 2 3D打印機和生物相容性樹脂生產帶有內置“成像孔”的微流控芯片，從而使他們能夠長期培養類器官。一旦植入裝有Matrigel的神經細胞，這些設備將被覆蓋一個透明的玻璃盤，並在定制的生物反應器中加熱，這使該團隊可以密切監視其類器官的進展。

每口井都帶有一個熱敏電阻端口，這意味著可以在封閉的過程中通過套管體外遞送藥物。根據Khan的說法，該團隊的新穎設置允許“對培養室進行恆定灌注，從而更緊密地模仿生理組織”，從而使類器官的核心得到了營養，並最終減少了細胞死亡。 

在測試過程中，科學家甚至能夠將其乾細胞培養到類似於新皮層的腦室中，新皮層是負責更高大腦功能的大腦組織。儘管該團隊僅監測了類器官的進展7天，但他們並沒有看到細胞活力的下降，並相信它們可以在未來更長的時間內生長。 

目前，研究人員正在努力通過增加閥門和泵來提高其芯片的效率，但從長遠來看，他們看到其設備已應用於工業藥物測試環境中，從而為用戶提供了一種經濟高效的交互建模方法在病原體和人腦之間。 

“芯片上組織”微流控 

載有細胞的微流體系統通常被稱為“芯片上的器官”設備，在解決致命疾病和測試藥物功效方面具有巨大的潛力。在研究人員斯圖加特大學和羅伯特·博世醫院，例如，目前正在對3D打印的組織平台，可用於癌性腫瘤的回歸模型。 

同樣，哈佛大學的科學家也開發了一種功能性3D打印的單芯片心臟設備，能夠自我收縮並模仿真實器官的電生理。通過使用傳感器系統，該團隊能夠密切監視類器官對有毒物質的反應，使其具有潛在的藥物測試能力。 

同時，位於馬德里自治大學的一個團隊已經部署了陶瓷3D打印技術來生產血管複製設備。科學家的八面芯片可以通過一個通用的多通道微流控平台實現多種不同組織類型的體外開發。

研究人員的發現在題為“低成本3D打印微流體生物反應器和活體類器官成像的成像室”的論文中得到了詳細說明。這項研究是由伊克拉姆·汗（Ikram Khan），阿尼爾·普拉巴卡（Anil Prabhakar），克洛伊·德利派恩（Chloe Delepine），曾蔭權，曾文森（Vincent Pham）和Mriganka Sur合著的。