Facebook Google Plus Twitter

In 3D mô và cơ quan không cần các giá đỡ (scaffolds)

Science Daily, 17/06/2019

Một nhóm nghiên cứu đã phát triển một quy trình cho phép in 3D các mô sinh học không cần đến các giá đỡ (scaffolds) mà chỉ sử dụng 'mực' được tạo từ các tế bào gốc.

Trong những năm qua, việc tạo ra các mô và cơ quan trong phòng thí nghiệm đã được phát triển, với nhiều mức độ thành công khác nhau. Phần lớn các nghiên cứu này có sử dụng phương pháp thiết lập các giá đỡ (scaffolds), trong đó các tế bào được gieo vào các cấu trúc hỗ trợ có khả năng phân hủy sinh học, giá đỡ cung cấp cấu ​​trúc cơ bản của cơ quan hoặc mô mong muốn.

Tuy nhiên giá đỡ có thể để lại một số vấn đề - về cơ bản, chúng sẽ phải phân hủy và biến mất, nhưng khó để thời điểm phân hủy của giá đỡ trùng với sự trưởng thành của cơ quan, và đôi khi các sản phẩm phụ của quá trình phân hủy có thể gây độc. Các giá đỡ cũng có thể cản trở phát triển sự liên kết giữa các tế bào, điều này rất quan trọng trong việc hình thành nên các mô có chức năng.

Giờ đây, một nhóm nghiên cứu được dẫn dắt bởi Giáo sư Eben Alsberg thuộc Khoa Công nghệ Sinh học và Chỉnh hình Richard & Loan Hill tại Đại học Illinois (Chicago) đã phát triển một quy trình cho phép in 3D các mô sinh học mà không cần các giá đỡ, chỉ cần sử dụng "mực" được tạo từ các tế bào gốc. Các kết quả nghiên cứu của họ đã được công bố trên tạp chí Materials Horizons.

Giáo sư Alsberg cho biết: "Công nghệ in chỉ sử dụng tế bào của chúng tôi cho phép in 3D các tế bào mà không cần sự hỗ trợ của các giá đỡ cổ điển, và chúng tôi sử dụng một bể hạt hydrogel tạm thời – là nơi diễn ra việc in 3D."

Các hạt hydrogel kích thước vi nhỏ cho phép di chuyển qua vòi phun của máy in 3D và lắng đọng các tế bào với lực cản tối thiểu đối với chuyển động của vòi phun đó hoặc sự phóng ra của các tế bào. Các hạt gel hỗ trợ các tế bào khi chúng được in và giữ chúng đúng vị trí cũng như giữ nguyên hình dạng của chúng.

Khi các tế bào được in vào chất nền hạt hydrogel, nó được tiếp xúc với ánh sáng tia cực tím, điều này giúp hình thành các liên kết chéo các hạt lại với nhau, thực ra là làm chúng đóng băng tại chỗ. Do đó các tế bào được in sẽ kết nối với nhau, trưởng thành và phát triển trong một cấu trúc ổn định. Môi trường nuôi các tế bào dễ dàng chảy qua các hạt gel liên kết chéo và khi cần thiết có thể được thay đổi để cung cấp chất dinh dưỡng mới cho tế bào, đồng thời loại bỏ chất thải của tế bào. Các hạt hydrogel có thể được loại bỏ thông qua quá trình khuấy trộn nhẹ nhàng và để lại các mô còn nguyên vẹn, hoặc chúng ta cũng có thể dễ dàng kiểm soát sự phân hủy của chúng.

Giáo sư Alsberg chia sẻ: "Bể hạt hydrogel có các đặc điểm đặc biệt cho phép in cả mực sinh học (bioink) chỉ bao gồm thành phần tế bào trong các kiến ​​trúc phức tạp và sau đó ổn định tạm thời các cấu trúc chỉ có tế bào này để cho phép các liên kết tế bào hình thành. Tiếp đến bằng phương pháp hóa học, chúng ta có thể điều hòa quá trình loại bỏ các hạt."

Tế bào mà nhóm nghiên cứu của Giáo sư Alsberg sử dụng là các tế bào gốc - các tế bào này có thể biệt hóa thành nhiều loại tế bào khác nhau. Họ đã sử dụng các tế bào gốc để in 3D một tai sụn và một "xương đùi" có kích thước của loài gặm nhấm trong bể hạt hydrogel. Các tế bào họ đã in được có thể hình thành các liên kết tế bào, và có dạng ổn định thông qua các protein chuyên biệt.

Giáo sư Alsberg chia sẻ thêm: "Lần đầu tiên, các cấu trúc chỉ có tế bào có thể được in ở dạng phức tạp được tạo thành từ các loại tế bào khác nhau mà không cần chất mang hydrogel hoặc giá đỡ truyền thống, sau đó có thể ổn định trong khoảng thời gian từ một ngày đến vài tuần. Chúng tôi đã chứng minh rằng bằng chiến lược này, các tế bào có thể được tổ chức và tập hợp lại để hình thành các mô có chức năng lớn hơn, có thể có giá trị trong kỹ nghệ mô hoặc y học tái tạo, sàng lọc thuốc và làm mô hình để nghiên cứu sinh học phát triển."

Tài liệu tham khảo:

Oju Jeon, Yu Bin Lee, Hyeon Jeong, Sang Jin Lee, Derrick Wells, Eben Alsberg. Individual cell-only bioink and photocurable supporting medium for 3D printing and generation of engineered tissues with complex geometries. Materials Horizons, 2019; DOI: 10.1039/C9MH00375D

Nguồn: Đại học Illinois tại Chicago




Facebook Google Plus Twitter


Trở lại trang trước
Hồ Chí Minh : 297/5 Lý Thường Kiệt, phường 15, Quận 11, Tp HCM

Điện thoại: [028] 38 686 546 - Fax: [028] 38 650 394
Hà Nội : Tầng 15 toà nhà Charmvit, số 117 Trần Duy Hưng,
quận Cầu Giấy, Hà Nội
Điện thoại: [024] 35 14 35 35 - Fax: [024] 62 75 08 02