脱细胞基质生物墨水制备方法及应用进展

组织器官脱细胞后制备成的脱细胞基质 (Decellularized extracellular matrix,dECM) 含有许多蛋白质和生长因子,不仅能够为细胞提供三维支架还能够调控细胞再生,是目前最具有生物结构的生物材料。3D生物打印可以层层打印dECM和自体细胞的组合,构建载细胞组织结构。文中综述了不同来源的组织器官脱细胞基质生物墨水制备方法,包括脱细胞、交联等,以及脱细胞基质生物墨水在生物打印中的应用,并展望了其未来的应用前景。     

3D生物打印在软骨修复中的应用*

关节软骨损伤后的自我修复是医学界一直在研究和探讨的难题。3D生物打印技术可以精准的分配载细胞生物材料,构建复杂的三维活体组织,在优化软骨缺损修复组织的内部结构、机械性能以及生物相容性上有很大优势,因此近年来成为软骨修复组织工程领域的研究热点。重点介绍了软骨生物3D生物打印的最新进展,包括软骨生物打印“墨水”材料的选择、种子细胞的来源以及3D生物打印技术的发展。此外,还阐述了3D生物打印技术在组织工程学应用上的部分局限性,并对其在软骨修复领域的发展与应用进行了预测。     

生物4D打印技术在心血管组织工程中的研究及应用进展

3D生物打印技术是应用包含生物材料与活细胞在内的生物墨水来构造生物医学产品的技术，近年来得到快速发展。3D打印的组织是静态的，而人体的组织则处于实时动态之中，并且随时能够发生形态及性能的变化，要提高体外环境与体内真实环境的吻合度，就需要一种能够模拟这种动态过程的体外组织构建技术。4D打印概念的提出，给实现这种复杂技术提供了一条新的思路。4D打印可理解为“3D打印+时间”，在3D打印基础上，4D打印应用一种或多种对刺激具有响应的智能材料，这种材料可以在相应的刺激下改变它们的形态、性能及功能，以满足多种需求。本文重点关注4D打印技术在心血管系统中的最新研究进展及其潜在应用领域，为该项技术的发展提供一些理论及应用参考价值。     

肠道类器官在精准医学中的应用

类器官3D培养是一种新兴的用来研究组织成体干细胞生长、分化、器官形成的体外研究系统.目前,肠道类器官的3D培养是将分离的肠道隐窝或干细胞植入含有多种生长因子的基质胶中,在基质3D支撑下生成具有肠道上皮样结构的微型空心球体,这些球体被称为肠道类器官.该类器官包含有所有种类的肠道功能上皮细胞,能最大程度模拟肠道组织,故也称之为"迷你肠".结直肠肿瘤细胞也可以利用该3D体系培养得到肿瘤类器官.这些肠道类器官可被广泛应用于炎症性肠病、肠道损伤再生、肠癌等多种肠道疾病的研究.本综述讨论了关于肠道干细胞的最新研究进展,正常类器官和肿瘤类器官的培养,同时还将探讨类器官在疾病建模和组织再生、基因修复、肿瘤个性化治疗等精准医学方面的应用.     

压电式微喷技术在细胞打印领域的应用

细胞获取和培养的过程是组织工程构建的重要环节; 3D生物打印技术可以支撑组织工程的发展。通过"声波"使微量流体在惯性力和流体粘性力相互作用下实现脉冲流动的压电式微喷技术应用于细胞打印领域属于新兴工艺,具有精度高、效率高、成本低等特征。在介绍压电式微喷技术系统和原理基础上,分析了压电驱动方式、压电参数、脉冲驱动电压波形、生物细胞油墨对细胞打印的影响;给出了压电式微喷技术在高存活率细胞获取、高效率构建细胞三维组织方面的应用研究案例;总结了其在细胞打印领域的应用现状,并指出研究方向及意义。     

3D打印技术在植物繁殖生态学中的应用进展与评述

3D打印(3D printing)是以数字化模型为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式构造物体的一项技术。由于3D打印具有灵活和精密的特点,这一技术已经在军工、航天等制造行业中发挥了重要作用。鉴于3D打印的独特优势,该技术也可以在植物繁殖生态学研究中发挥作用而且具有广阔的应用前景,但目前还处于探索阶段。该文概述了3D打印技术以及植物繁殖生态学的花特征进化研究,同时总结了3D打印技术在植物繁殖生态学领域的最新研究进展,并探讨将来可能的发展方向。     

3D生物打印技术在微生物修复中的应用

排放到环境中的各种农药、多环芳烃、卤代芳烃等有机污染物以及阻燃剂等新兴污染物,对环境污染、农产品质量和环境安全造成了沉重负担。因此,有效去除环境中的有机污染物已成为迫在眉睫的挑战。3D生物打印技术已经在医学材料、制药等行业中发挥着重要作用。现在,越来越多的微生物被确定适合通过3D生物打印生产具有复杂结构和功能的生物材料。微生物的3D生物打印越来越受到环境微生物学家和生物技术专家的关注。本文综述了用于污染物微生物去除的不同3D生物打印技术的原理和优缺点,及用于微生物生物修复技术的可行性,并指出了可能遇到的限制和挑战。     

中国国际3D打印技术与应用大会即将在沪举行

由上海工业设计协会主办,上海泽塔会展服务有限公司承办的"中国国际3D打印技术与应用大会"将于2012年5月30日至31日在上海环球金融中心举行。本次大会将首次全面、系统、深入地向国内各界介绍与交流3D打印技术及其生物医学工程领域的应用,其中包括数字化牙种植、个性化植人体、CAD/CAM、手术导板制作、组织工程与生物打印等。全球首例     

聚己内酯在组织工程中的应用进展

聚己内酯(PCL)以其具有的良好生物相容性及其力学特点,在组织工程领域已经成为主要的生物支架材料之一。利用生物支架材料,组织工程的目的是对组织、器官的丧失或功能障碍进行修复与重建。本文综述了对生物支架材料聚己内酯(PCL)的研究进展以及其在组织工程中的应用。     

类器官组织在感染性疾病研究中的应用

类器官(organoid)是体外3D培养组织干细胞所形成的多功能细胞团,具有自身增殖和多向分化的能力,在空间和结构上与来源器官组织的基因、结构和功能相似,可用于模拟体内组织细胞生长、分化及器官形成过程,在药物筛选与评价、生物医学材料及组织工程等方面具有重要的应用潜能.当前在感染性疾病研究方面,越来越多数据表明不同类器官...     

基于专利信息分析的中国3D生物打印技术发展与产业化研究*

目的:基于专利信息对我国3D生物打印技术的发展态势进行分析。方法:本文基于incopat和TDA两大专利分析平台对中国3D生物打印的专利发展态势从专利统计分析与专利计量分析两个维度进行了跨库组合分析,总结了我国3D生物打印技术的专利前沿动态特征。结果:研究发现,中国3D生物打印技术从2013年起进入专利激增态势,中国作为潜在技术市场的国际竞争日趋激烈,本文还从专利申请人、技术领域分布、专利文本关键词聚类、专利价值、专利合作等方面进行了深度挖掘分析。结论:最后,结合对中国3D生物打印专利申请人的专利产业化案例深度分析与专利特征总结,为中国3D生物打印技术发展与产业化提供参考建议。     

细胞打印技术及应用

细胞打印技术是一种在体外构造具有生物活性的三维多细胞体系的先进技术。近年来,有关细胞打印技术的研究引起广泛的关注,其原因在于该领域具有明显的学科交叉与渗透融合的特点,它处于生命科学与快速成型技术、生物制造技术、生物科学和材料科学的交汇点。更加值得关注的是它为组织工程学突破二维研究的局限性,在三维尺度上精确控制与人体组织或器官相似的三维构造体方面的研究提供了一种新的思路。基于这一技术不仅在三维组织工程,还对细胞生物学、高通量药物筛选及细胞传感器等方面的前沿问题均有广阔的研究应用前景,介绍了近年来开发用于细胞打印的技术及其潜在的应用。     

三维打印皮肤组织研究进展

生物三维打印技术可以在计算机控制下,将多种生物材料和细胞精准定位组装到设计位置形成三维类组织,是目前制造复杂多层结构皮肤组织最具潜力的新技术.本文在分析人体皮肤结构和组成基础上,首先综述了生物三维打印皮肤的结构建模、生物材料和种子细胞等基本流程和关键要素;然后系统介绍了激光打印皮肤、喷墨打印皮肤、连续挤出打印皮肤和原位打印皮肤的原理和研究现状,总结了它们的优缺点;在此基础上,探讨了三维打印皮肤技术未来的发展方向,系统归纳了生物三维打印皮肤在临床治疗、药物筛选和基础研究领域的价值.     

骨类器官的构建及应用进展

骨骼疾病如骨质疏松、骨关节炎等已成为重要的人类健康问题,需要更深入地了解相关疾病的发病机制并开发更有效的治疗方法。由于2D细胞培养和动物实验等常规研究方法的局限性,近年来发展的类器官技术受到了极大关注。类器官作为干细胞衍生的自组织3D细胞簇,可以在体外更真实地模拟组织器官的复杂结构和生物功能。目前间充质干细胞、多能干细胞等衍生的骨类器官已逐步建立,不仅为疾病建模、药物筛选和生理病理基础研究提供了良好平台,还有望为骨缺损修复带来新希望。现对不同骨类器官模型的构建及主要应用进行概述,同时讨论了骨类器官培养面临的挑战,并对其未来发展进行展望,为构建结构功能更完善的骨类器官并将其应用于生物医学研究提供参考。     

3D打印技术在骨科临床应用中的感知研究

目的 了解医院骨科医师和管理者对3D打印技术在骨科应用的安全性、有效性、经济性和伦理性的感知。方法 对上海市4所三级综合性医院的所有骨科临床医师和相关管理部门的负责人或管理者进行问卷调查,并邀请4名骨科专家进行定性访谈。结果 3所被调查医院在骨科领域应用了3D打印技术,但使用量有限。被调查的医师和管理者认为：骨科3D打印主要优点是手术时间短、增加手术便利性和手术成功率高,主要缺点是费用高且价格昂贵、缺乏相关规范标准和整个过程相对复杂且耗时长。结论 3D打印技术在骨科临床应用的安全性和有效性需长期评价,骨科3D打印技术的临床应用需要规制。     

类器官在临床医学中的应用和研究进展

类器官是具有三维结构、高度保留来源组织器官特性的体外3D类组织培养物.类器官的兴起和发展为临床医学提供了一项重要的工具.患者源性类器官可以作为模拟和研究疾病模型,帮助临床医生更好地理解相关疾病病理生理,并制定相应的治疗策略;肿瘤患者类器官可以为药物筛选提供更准确的平台,帮助和指导临床医生为癌症患者选择最合适的治疗方案,提高患者临床预后.本文将介绍类器官在临床医学中的应用和研究进展.     

生物制造领域的机遇与挑战：发展类器官构建及培养的新技术

类器官构建及培养技术是近年来新兴的前沿性科学技术，该技术已经被广泛用到组织器官发育、疾病发病机制、药物开发和再生医学等领域的研究之中。干细胞及组织器官发育分化调控的研究成果为类器官构建及培养技术的建立提供了重要的信息。体外借助细胞外基质成分及细胞因子等构建出适宜于干细胞增殖、分化的三维微环境是类器官构建及培养技术的核心。在适宜的微环境中，干细胞及其分化的多种类型细胞可通过自组织形成与体内相应组织结构和功能相似的类器官。当前，多种类型的类器官构建及培养技术虽然得到广泛应用，但其技术体系仍具有操作的复杂性、产量的不确定性及获得的类器官结构和功能与体内组织存在较大差异性等难题。生物制造领域先进技术的引入推动了类器官技术的发展。本文将综述基质成分与细胞因子构建的三维微环境的研究进展，并讨论生物制造领域的先进技术在类器官构建与培养技术中的应用，例如微孔限定的培养技术可以控制类器官的生长发育，能用于制备大小均一及生物学特性相似的类器官；图案化技术使细胞按图案特征响应性地增殖与分化，可以精准控制类器官的生成；三维生物打印技术可以精确组装各类细胞，有助于构建具有复杂结构和区域特异性的类器官。类器官构建...     

基于专利分析的3D生物打印产业发展态势研究

目的:揭示3D生物打印产业技术研发态势和专利布局,以期为相关机构提供竞争情报,为行业发展提供数据支撑。方法:基于3D生物打印领域产业调研和技术分解,构造检索式获取数据,多维度量化分析领域专利。结果:3D生物打印产业发展可分为孕育期、萌芽期和高速发展期;该产业集中度较低,处于分散竞争阶段;申请人多依据地缘因素选择合作对象,合作方之间多为不同类型的机构;中国申请人的专利申请量占全球的比重已接近50%,但美国申请人的专利篇均被引频次仍远超中国;美国申请人更关注海外市场。结论:3D生物打印产业尚未形成规模效应,有必要整合业内资源,打造产业集群;中、美两国在该产业都具有优势地位,中国亟待加强海外专利布局;综合权衡专利数量和质量,美国申请人的专利竞争力仍高于中国,中国需培育更多核心专利。     

3D打印肺段模型在胸外科解剖教学中的应用

目的:探讨3D打印肺段模型在胸外科解剖教学中的应用效果。方法:60名医学新生随机分为3D打印组和三维重建图像组,每组30人。经相关知识介绍后,参加问卷调查并记录得分,包括理论知识、肺段鉴别、病灶鉴别,共14分。结果:3D打印肺段模型能清晰准确地显示出肺脏结构。3D打印组问卷调查得分显著高于三维重建图像组,差异具有统计学意义(P=0.031)。结论:3D打印肺段模型在医学生肺段解剖教学中的效果优于三维重建图像。     

三维肝细胞模型及其在化学性肝损伤评价中的应用

肝脏是机体代谢外源性化学物的主要场所,也是化学物及其代谢产物毒作用的重要靶器官。为了更加快速、准确地对化学物引起的肝损伤进行评估,选择贴近人体的细胞模型和培养方法至关重要。近年来研究发展了多种人源体外肝细胞模型,其中新兴的三维(3D)肝细胞体外模型具有类似体内肝脏表型、代谢能力,并适于长期体外培养,为药物等化学物的肝毒性测试提供了有力的体外评价工具。本文主要介绍目前常用的肝细胞模型的特点,以及球体模型、生物反应器、3D打印和肝脏芯片等3D培养系统,概述了这些模型在化学性肝损伤评估中的应用进展。