研究

弗吉尼亚英联邦大学教授使用3D打印推进癌症研究

来自弗吉尼亚英联邦大学的一位助理教授(VCU)人文科学学院已经使用3D打印来创建肿瘤细胞的直播模型,这使得癌症研究人员能够更好地了解疾病的进展。

Daeha Joung的助理教授与Michael Mcalpine博士的研究人员一起工作明尼苏达大学(UMN),发明了建立肿瘤构建体的新方法。新技术允许精确放置和控制活细胞,更有效地模仿癌症传播的关键步骤。现在在VCU,Joung正在使用这种方法来实现大学Massey癌症中心调查人员,最大限度地提高癌细胞生长的研究,评价抗癌免疫毒素的有效性。

助理教授Joung表示,该技术可用于试验癌症药物。照片通过VCU。
助理教授Joung表示,该新技术可用于试验癌症药物。照片通过VCU。

从癌症研究中的2D印刷演变

研究人员欧洲分子生物学实验室在2018年12月在他们的研究中发现的德国,2D结构难以准确地复制本地肿瘤微环境的特征。发现3D细胞培养物建立细胞对细胞的相互作用,这可以更好地模仿真实组织的特异性,以更大的速度进行,并显示更复杂的行为。

然而,根据UMN研究人员,癌症的转移性仍然是目前模型的主要预后和治疗挑战,因为肿瘤细胞的运动受到各种化学信号的调节。因此,更精确的模型是必要的,它包括肿瘤微环境的这些元素,并能够研究在身体的远处部分发生的多级相互作用。“已经制定了许多策略来克服这些障碍,但并没有完全成功,”joung解释道。“我可以使用物理,纳米技术和工程来克服这些障碍,并提供一个独特的见解,可以为癌症开辟新的治疗选择。”

该团队的新方法通过使用3D BioPlinting和Origami-Inspired自折叠技术来创建复杂的多材料,多尺度和多功能3D结构来解决这些限制。这些允许在精确的空间控制中整合活细胞和支持矩阵,导致具有有前途的生物医学应用的组织的工程。

一种视觉表示,3D印刷的微胶囊如何工作。照片通过VCU。
一种视觉表示,3D印刷的微胶囊如何工作。通过明尼苏达大学的形象。

制造3D印刷电池控制胶囊

3D印刷刺激响应胶囊使研究人员能够控制这些结构内的细胞。含有含水核心,以及功能分子因子和等离子体金纳米棒(AUNRS)的有效载荷,微观荚允许在3D基质中触发化学线索的触发释放。一旦使用激光辐射激活,研究团队就能够在地方一级操纵蜂窝行为。当它与3D细胞印刷组合时,它允许使用多路复用化学信号进行控制的复杂肿瘤构建体。

为了用胶囊展示空间控制,研究人员印刷了一系列含有的核心可以通过部署UV激光来精确触发不同的卷。使用3D打印使研究人员能够在相同条件下并行测试五组迁移样本。这种方法还允许他在必要时添加材料,并定制产生的细胞,以显示不同的行为。

由于该技术,Massey科学家们将能够向Joung提供癌症组织样本,然后规定他们需要制造的特定设计或肿瘤结构。使用机器人机制和定制的3D打印技术,Joung将调整复制和打印的单元格类型的数量和特定配置。

反过来,这可能使未来的研究人员能够筛选新的抗癌药物,并测试患者特异性诊断和治疗策略。“癌症是癌症,从工程学的角度来看,所以我的实验室可以产生许多不同类型的肿瘤组织模仿,”Joung说。“如果有人对肺癌感兴趣,我们可以打印肺癌细胞。如果有人对乳腺癌细胞感兴趣,我们也可以打印那些,“他补充说。

Joung的野心是设计一个综合平台的高级3D系统,以适用于癌症神经再生模型,开辟了测试治疗疾病的治疗选择的新机会。

使用江的方法,Massey Center研究人员可以将癌症治疗定制给患者。照片通过VCU'Massey Center。
使用江的方法,Massey Center研究人员可以测试治疗癌症的治疗选择。照片通过VCU的Massey Center。

三维打印方法对抗癌症

来自其他学术机构的科学家和研究人员还使用3D打印来创建直播3D细胞模型,目的是更好地理解和治疗癌症肿瘤。

2020年4月,来自美国和德国的研究人员提出了一个胶质母细胞瘤的新方法(GBM),一种侵略性的脑癌类型。他们使用了一系列人脑细胞和具有灌注血管通道的生物材料,以允许长期培养和药物递送。3D成像技术总结用于组织构建体的非侵入性评估。

硕士的学生来自威卡托大学,新西兰,2018年8月宣布,她计划生长和测试癌症肿瘤使用真实细胞,按照她的3D印刷塑料肿瘤模型的设计。这些生物印刷式模型的基础是一系列蹼,棕榈大小的半球,类似乳腺癌肿瘤。

研究人员Katholieke Universiteit Leuven.在比利时,和印度理工学院海德拉巴在印度,发布研究2017年6月调查3D打印如何用于癌症研究。虽然两篇论文都强调了使用3D打印来创造微环境的潜力,但印度研究人员提出了能够精确放置细胞和繁殖的可能性体内肿瘤微环境。

研究人员的调查结果在题为“3D通过重建肿瘤微环境的体外转移模型“这是发表在的先进的材料Cargen M. Meyer,Daeha Joung,Daniel A. Vallera,Michael C. Mcalpine和Angela Panoskaltsis-Mortari,Carolyn M. Meyer,Daeha Joung,Daeha Joung。

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特色图片显示助理教授Joung,他开发了一种使用直播电池创建3D模型的新技术。照片通过VCU。

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