3D打印生物反应器生产脑器官

麻省理工学院和印度马德拉斯理工学院的研究人员使用微型3D打印培养系统培养自组织脑组织(即器官样)，并实时研究其生长发育。这一成果发表在《美国物理联盟杂志》《生物微流体》上。

目前也有商用培养皿可以实时观察器官的生长过程。微流体技术用于通过连接到微型平台或芯片的小管输送营养液。然而，这些微流体装置难以制造且成本高，并且只能与特定的显微镜兼容。

这一次，研究人员通过3D打印制作了一个可重复使用且易于调整的平台，制造成本仅为5美元左右。该平台是一个生物反应器芯片，包括为生长器官提供营养液的孔和微流体通道，还可以为促进组织生长提供预热。

他们还在牙科手术中使用生物相容性树脂进行3D打印。首先，将印刷好的芯片暴露在紫外光下固化。灭菌后，将活细胞放入芯片的孔中。在用玻璃片封住孔的顶部后，研究中使用的营养液和药物可以通过一个小的进气口加入。

该研究论文的作者伊克拉木汗说：“我们的设计成本明显低于基于传统培养皿或旋转式生物反应器的器官培养设备。”而且这种芯片可以用蒸馏水清洗，干燥，高压灭菌，可以重复使用。

研究人员用从人类脑细胞中培养的类似器官测试了他们的设备。他们用显微镜观察了正在生长的大脑器官，并跟踪了它们的生长发育7天。这一小块脑组织形成了一个由类似于发育中的新皮层的自组织结构包围的空腔(或心室)。

在这种3D打印生物反应器中，一周内器官样核心细胞死亡的比率小于常规培养条件下的比率。研究人员认为，他们的设计可以保护生长中的器官。

汗说：“我们的微流体设备的一个优点是，它允许培养室的连续灌注，这比传统培养更接近生理组织的灌注，从而降低了器官样核心细胞的死亡率。”

未来，研究人员希望通过增加可用孔的数量来增加反应堆的容量，并进行改进，以允许更多的仪器集成到设计中。