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3D打印——匹茲堡大學(xué)使用3D打印技術(shù)研究乳腺癌前病變

發(fā)布時(shí)間：

2023-01-11 12:49

　　匹茲堡大學(xué)的Adrian V. Lee為美國(guó)陸軍醫(yī)學(xué)研究和裝備司令部編寫了一份關(guān)于3D打印醫(yī)學(xué)模型和乳腺癌的研究，他的研究結(jié)果在國(guó)防技術(shù)信息中心出版的“A生物3D打印的癌前病學(xué)研究模型”中進(jìn)行了概述。假設(shè)體外生物3D打印的癌前期乳腺細(xì)胞模型可以幫助識(shí)別低風(fēng)險(xiǎn)惡變前疾病的標(biāo)記物，致力于3D打印乳腺癌的研究，據(jù)中國(guó)3D打印網(wǎng)了解，研究小組最終由以下專家組成：
　　1、外科腫瘤科醫(yī)生
　　2、乳腺生物學(xué)家
　　3、生物醫(yī)學(xué)工程師
　　4、癌癥生物學(xué)家
　　專家門為研究的每一年指定了目標(biāo)：
　　第1年 - 量化乳腺發(fā)育并發(fā)現(xiàn)菌株依賴性差異。
　　第2年 - 繼續(xù)描述乳腺的發(fā)育特征。
　　第3年 - 研究體外乳腺細(xì)胞的生長(zhǎng)模式。
 
 
　　遺傳背景影響整個(gè)乳腺導(dǎo)管幾何形狀。從E-鈣粘蛋白染色的乳腺整體支架制備三維重建。在出生后第17天從11種不同近交品系的雌性中收集組織。顯示的是(A)總管道長(zhǎng)度，(B)平均管道長(zhǎng)度，(C)總分支計(jì)數(shù)，(D)分支密度，(E)導(dǎo)管直徑，(F)曲率，(G)分叉角度和(H)二面角。每個(gè)框表示3至7只動(dòng)物的數(shù)據(jù)。統(tǒng)計(jì)顯著性設(shè)定為a = 0.05。箱子按應(yīng)變中位數(shù)排序。具有相似上標(biāo)的框與Tukey的HSD相似(P> 0.05)。
　　小鼠在研究中也被廣泛使用，其年齡對(duì)應(yīng)于人類青春期的發(fā)病，并且乳腺尚未受到發(fā)情的影響。通過(guò)育種配對(duì)，研究人員能夠使用乳房組織進(jìn)行3D成像，然后將其送到匹茲堡大學(xué)進(jìn)行3D打印?！斑@項(xiàng)工作代表了不同遺傳背景的近交小鼠品系中導(dǎo)管結(jié)構(gòu)和模式的第一次3D打印比較?！盠ee表示， “該研究的假設(shè)是導(dǎo)管模式，以及在產(chǎn)后早期發(fā)育過(guò)程中刻板分支行為的實(shí)施因遺傳背景而異?！?/span>
　　研究小組注意到：
　　總管道長(zhǎng)度
　　平均管道長(zhǎng)度
　　總分支數(shù)
　　分支密度
　　導(dǎo)管段直徑
　　曲率
　　隨著工作的進(jìn)展，研究人員開(kāi)始直接用1型膠原蛋白和其他ECM蛋白水凝膠進(jìn)行生物打?。?/span>
 
 
　　“我們開(kāi)發(fā)的乳腺導(dǎo)管模型代表了使用具有多種ECM和水凝膠成分的生物打印機(jī)產(chǎn)生的世界第一級(jí)復(fù)雜性?！痹谙乱浑A段，研究人員使用祖細(xì)胞來(lái)3D打印乳腺導(dǎo)管結(jié)構(gòu)。除此之外，他們還完成了對(duì)祖細(xì)胞的進(jìn)一步成像和評(píng)估。在接種和培養(yǎng)一周的構(gòu)建體中，膠原的分層是一致的。左側(cè)顯示的構(gòu)建體用MCF7細(xì)胞培養(yǎng)，左側(cè)的構(gòu)建體用MCF10a細(xì)胞培養(yǎng)。在所有構(gòu)建體中，在膠原蛋白的頂部邊緣周圍可見(jiàn)細(xì)胞間隙，表明膠原蛋白原本在那里但在細(xì)胞的作用下被拉開(kāi)。否則，我們期望在頂側(cè)藻酸鹽的所有區(qū)域上看到細(xì)胞散布在邊緣的邊緣周圍。比例尺為1毫米。
　　他們注意到模型中的結(jié)構(gòu)丟失，因?yàn)榧?xì)胞開(kāi)始不利地影響膠原蛋白，因此發(fā)生了挑戰(zhàn)。所有生物打印結(jié)構(gòu)都經(jīng)歷了分層，無(wú)論它們具有何種類型的細(xì)胞基礎(chǔ)。增長(zhǎng)被打斷，整體表征被“抑制”。他們重新設(shè)計(jì)了結(jié)構(gòu)，以便在整體研究中實(shí)現(xiàn)更好的增長(zhǎng)和質(zhì)量。這種新系統(tǒng)完全以I型膠原蛋白印刷，內(nèi)徑為1.4 mm，與普通乳房相匹配。該團(tuán)隊(duì)現(xiàn)已成功打印了超過(guò)25個(gè)生物打印模型。
 
 
　　重新設(shè)計(jì)的乳腺導(dǎo)管結(jié)構(gòu)顯示簡(jiǎn)化的管設(shè)計(jì)和灌注驗(yàn)證。 (A)構(gòu)造的示意圖。 (B和C)使用FRESH 3D生物打印方法完全由I型膠原印刷的構(gòu)建體的照片。 (D)灌注研究使用我們的生物反應(yīng)器平臺(tái)通過(guò)管腔灌注各種分子量的熒光葡聚糖并跟蹤通過(guò)管壁的擴(kuò)散。 (E)(D)中灌注和滲透性研究的定量，顯示預(yù)期通過(guò)壁的擴(kuò)散取決于分子量，但也沒(méi)有大的缺陷。
　　研究人員總結(jié)到：在第1年，我們遇到了一些小的困難，例如某些小鼠品系的繁殖力降低，但我們?cè)诘?年繼續(xù)這些研究并完成了如上所述的乳腺導(dǎo)管發(fā)育研究。在第2年，我們不得不改變3D導(dǎo)管微環(huán)境的設(shè)計(jì)，因?yàn)槲覀冊(cè)诘?年末開(kāi)發(fā)的方法顯示細(xì)胞的不均勻電鍍和膠原蛋白的分層。我們重新設(shè)計(jì)了3D導(dǎo)管環(huán)境，以便灌注和更容易接種細(xì)胞。初步結(jié)果表明，當(dāng)通過(guò)灌注去除毒素時(shí)，該模型具有更好的細(xì)胞鋪板和細(xì)胞存活。在第3年(NCE)，我們現(xiàn)在將研究這種微環(huán)境中細(xì)胞的生長(zhǎng)。
　　中國(guó)3D打印網(wǎng)點(diǎn)評(píng)：3D打印醫(yī)療模型在過(guò)去幾年中產(chǎn)生了重大影響，特別是隨著更多科學(xué)設(shè)施和醫(yī)院開(kāi)始在現(xiàn)場(chǎng)建立實(shí)驗(yàn)室。從使用它們作為指導(dǎo)，重建像眼窩一樣復(fù)雜的區(qū)域，培訓(xùn)醫(yī)學(xué)生，甚至生物打印腦腫瘤，了解更多，模型，手術(shù)指南，植入物和設(shè)備，改變當(dāng)今醫(yī)學(xué)的面貌 ，在全球范圍內(nèi)影響深遠(yuǎn)。（來(lái)源中國(guó)3D打印網(wǎng)編譯自：3dprint.com）
　　河北敬業(yè)增材制造科技有限公司成立于2015年，總投資規(guī)模23.4億元人民幣，是全國(guó)500強(qiáng)企業(yè)---敬業(yè)集團(tuán)的全資子公司，公司位于河北省石家莊市平山縣南甸鎮(zhèn)敬業(yè)集團(tuán)工業(yè)園區(qū)，是一家集專業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)、銷售高端氣霧化金屬粉末、激光再制造、3D打印服務(wù)于一體的全流程增材制造公司。
　　我公司現(xiàn)有EOS M290打印機(jī)8臺(tái)，EOS M400-4 1臺(tái)，Arcam 電子束粉末快速成形系統(tǒng)和鉑力特S310各1臺(tái)，其中EOS M400-4屬國(guó)內(nèi)先進(jìn)設(shè)備，配備四個(gè)激光頭，打印效率是E0S M290單激光頭的3倍以上，具有成型精確、材料利用率高等優(yōu)點(diǎn);公司致力于為各制造領(lǐng)域客戶提供金屬3D打印整體解決方案，業(yè)務(wù)主要涉及到航空航天零部件、模具、醫(yī)療器械及骨科植入物、汽車制造，船舶制造等領(lǐng)域。

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