實驗室生長的骨頭可以改變我們測試新的醫療方法

2020-09-15 上海卡替生物技術

謝菲爾德大學(UniversityofSheffield)的工程師開發了一種新技術，可以用來測試人體器官和骨組織的新療法--同時減少對動物研究的需求。

這項研究由美國大學材料科學與工程系和Insieneo矽質醫學研究所的研究人員以及西班牙拉蒙勒爾大學的合作者共同領導。骨-晶片上裝有微型腳手架的裝置，可用於在實驗室培養人體骨組織。


在這篇《生物工程與生物技術前沿》發表的新論文中，研究人員演示了晶片上的骨頭--一種含有活細胞的微小晶片--如何被用來生長骨組織，然後這些組織可以被用來。以及試驗新的治療疾病或受損骨骼的潛在療法。

測試新藥通常需要廣泛的活體測試，其中就包括大量的動物模型。然而，謝菲爾德大學領導的團隊開發的新方法是在體外開發的--完全在實驗室中--並減少了動物在研究中使用的需求。

研發晶片上的器官領域的目標是在實驗室中製造包含骨、肝或肺等器官微型版本的小型設備。通過在小版本的人體器官，希望能有更高的成功率找到那些能在人類身上工作的而不是在動物模型中。

其目的就是有一天，他們開發的設備可以連接到其他晶片上的器官--如肝臟、心臟、肺等--從而創造出一種晶片上的人類，這將完全消除開發新的醫療方法對動物研究的需要。

在體外測試新的治療方法通常是在生長在平面，二維表面上的細胞。然而，研究團隊已經在他們的晶片骨內創造了更像真正骨的三維支架結構。


來源： Unsplash

這種三維結構是使用一種稱為聚合高內相乳液(PolyHIPE)的材料開發的，使用的是一種叫做乳液模板的技術。乳狀液是油和水的混合物。聚HIPE是由一種在紫外光下固化的油製成的，它可以製造出一種塑料材料，其中含有數以百萬計的相互連接的小孔，原來的水就在這裡。這些高度多孔的材料形成了一個支架，幫助細胞在3-D中創造新的骨組織。

在製作了三維支架後，研究小組將其插入到微型生物反應器中，以製造晶片上骨的裝置，並利用體外技術來評估這些來自人類幹細胞的骨組織可重複生長的潛力。

在這篇新的論文中，研究人員提出了研究結果，證明晶片上的器官技術有可能通過增加吞吐量來革命性地改變藥物的臨床前測試，同時最小化的動物研究和與之相關的財務及倫理問題。

謝菲爾德大學材料科學與工程系生物材料專業讀者Fredrik Claeyssens博士說：「在多孔材料中引入微流控通道，可以讓我們比標準微流控技術更好地模擬細胞的自然三維環境。在我看來，這是一項偉大的技術，可以在晶片上構建複雜的三維組織或器官，作為藥物測試的測試平臺。這些平臺有可能減少用於臨床前藥物測試所需的時間和精力，並減少動物模型的使用。

更多信息：Frontiers in Bioengineering and Biotechnology (2020)

DOI: 10.3389/fbioe.2020.557111

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