用于生产复杂组织和器官的新光刻方法

人造器官的生产是一个热门的研究课题。在不久的将来，人造器官将弥补器官捐赠的缺乏并取代动物实验。尽管使用含有活细胞的“生物墨水”的3D打印机已经有了很有希望的实验，但从未以这种方式创建功能性器官。由Elena Martinez博士(IBEC，巴塞罗那，西班牙)协调并参与法兰克福歌德大学的欧洲财团现在开辟了新天地。该联盟正在开发一种光刻方法，该方法依赖于光片照明和与活细胞混合的特殊光敏水凝胶。

逐层构建结构的生物印刷系统(自下而上方法)具有相当大的缺点。一方面，印刷过程花费太长时间，因此生物油墨和聚合层中细胞的存活机会显着降低。此外，挤出压力导致相当大的细胞死亡率，特别是对于干细胞。此外，该方法的分辨率(约300微米)太低而不能再现天然组织的精细结构。最后，将复杂的中空结构(例如血管)整合到细胞组织中特别困难。

通过我们的项目，我们希望通过开发自上而下的光刻方法来反过来。“来自歌德大学Buchmann分子生命科学研究所(BMLS)的Francesco Pampaloni博士

该过程以与半导体技术中的光刻类似的方式工作。代替由掩模照射的半导体和光敏层，使用具有光敏分子的水凝胶。使用由Ernst Stelzer教授发明的用于光片显微镜的技术将其暴露于薄激光片。这导致形成支链结构(聚合物)，其用作活细胞定殖的基质。剩余的仍然是液体的水凝胶被洗掉。

BRIGHTER代表“通过光片光刻生物打印：高速高分辨率工程复杂组织”。从2019年7月开始，该项目将获得资助三年，作为欧盟着名和高度选择性的“未来和新兴技术”(FET)开放地平线2020计划的一部分。BRIGHTER的资金总额为3,450,000欧元，其中70万欧元将捐赠​​给由歌德大学生物科学系Stelzer教授物理生物学组的Pampaloni博士领导的团队。其他合作伙伴包括IBEC(巴塞罗那，西班牙，协调)，Technion(海法，以色列)和Cellendes(Reutlingen，德国)和Mycronic(瑞典Täby)。“这种方法将使我们能够以前所未有的分辨率调整空间结构和刚度，以便我们可以创建与细胞在天然组织中发现的相同的异质微结构，”Pampaloni解释道。Pampaloni预计复杂组织及其解剖学微结构的生物制造将出现全新的可能性。此外，基质的特定性质可用于将干细胞引入明确限定的区室或使血管能够形成。与传统3D打印系统相比的进一步优点是高速且成本有效的生产。