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学术交流┃生物3D打印助力组织修复与再生
文章来源: | 发布时间:2021-08-25 14:18:31 | 点击率:

8月21日,深圳市海外高层次人才、美国George Washington university归国博士周旋莅临我院进行学术交流。研究院首席科学家、院长及研发人员、西南医院运动医学中心医生教授们出席会议。周旋博士以《生物3D打印助力组织修复与再生》为题作会议报告。

图1.周旋博士作会议报告

传统组织工程是先将细胞沉积在生物支架上形成细胞-材料复合物,然后将含细胞支架植入体内,利用体内环境进行诱导形成相应的组织或器官。在此过程中,多细胞空间定位和不同细胞密度的沉积问题一直是难以攻克的技术壁垒。而生物3D打印技术作为个性化精准治疗的重要手段,弥补了传统组织工程技术的瓶颈,致力于完美解决多细胞空间定向操纵及不同细胞密度的可控沉积等难题。该技术展现了如下优势:可制备微纳米精细结构的支架,可依据患者个案来定制替代物,制备过程简单快捷高效,可包载活细胞提高打印支架的生物学活性。

近年来,周旋博士利用负载活细胞的生物3D打印技术,制备出多种兼具生物学功能和结构的仿生骨、软骨、神经导管、血管组织及体内癌症模型平台,并取得了优秀的成果。

 图2.周旋博士与院领导交流

目前,临床上对关节软骨损伤的患者大多采用骨髓刺激技术或关节置换术等传统治疗方法,这些方法虽然能有效减轻疼痛,但不能再生出具有正常形态和功能的健康软骨。因此,软骨损伤的功能性再生修复仍然是一项科学挑战。周旋博士根据软骨组织的成分、结构、功能差异,配制了负载多潜能干细胞的、兼具生物活性和机械性能的生物墨水,利用立体光刻生物3D打印技术制备出具多层梯度结构的仿生软骨支架来模拟软骨各层结构功能。此活性支架植入后可与受体组织融合生长,以实现软骨修复和再生。

图3 周旋博士软骨3D打印工艺示意图

近年来,研究人员开始着眼于使用3D打印技术构建数十微米至上百微米的多尺度血管化网络。周旋博士设计了一种管直径可控的双细胞层仿生血管。利用共轴3D打印技术,打印出包含两个细胞层(血管内皮细胞和血管平滑肌细胞)的仿生血管,模拟天然血管对应的血管内皮层和管壁层。此仿生血管既模拟了天然血管的结构,又具有相似细胞组成,从而可承担类血管功能发挥作用,用于受损血管的修复和再生。除软骨、血管组织外,周旋博士还详细介绍了其利用生物3D打印技术在神经导管、仿生骨及体内癌症模型等方面的相关工作。

会议期间,大家针对项目中遇到的技术上和临床应用上的问题与周旋博士进行了深度的讨论交流。西南医院的医生教授们基于临床需求,提出了生物3D打印技术仍存在的一些挑战,如目前打印的微血管缺乏相应的组织工程,无法实现生理环境下的物质渗透性,而且植入后由于缺乏抗凝措施或内皮层脱落而易引起血栓。到目前为止,虽然生物3D打印技术在医学领域的研究和应用如雨后春笋般不断涌现,但是要想实现大规模临床应用还有很长的一段路要走。只有结合工程学、材料学、细胞生物学、医学等多学科,跨学科深度合作,才能为生物3D打印技术的迅猛发展保驾护航!(完)

 

周旋博士简介

周旋,博士,副研究员,深圳市海外高层次人才,美国George Washington university机械与航空工程系研究助理教授。长期从事3D生物打印组织/器官再生、高分子生物材料、纳米载药及靶向缓释、靶向肿瘤治疗等方面的研究和应用。共发表论文44篇,引用超过2300,H指数25。成果发表在Advanced Science, Carbon, Science Advances, Materials Today等国际著名期刊上,受到同行的广泛关注和好评。申请发明专利7项,受权发明专利1项。担任Carbohydrate Polymers,Materials Science & Engineering C,Colloids and Surfaces B Biointerfaces等多个SCI国际期刊审稿人。