2024年7月12日,据资源库了解,特拉维夫大学的研究人员借鉴日本折纸艺术的原理,开发出了一种创新的解决方案,解决了全球研究人员长期关注的一个问题:在3D生物打印组织模型中精准定位传感器。
图片来源:特拉维夫大学
这项研究由特拉维夫大学多个部门的研究人员共同完成,包括神经生物学、生物化学和生物物理学院,Koum纳米科学和纳米技术中心,生物医学工程系,Sagol再生医学中心,Sagol神经科学学院和Drimmer-Fischler家族再生医学干细胞核心实验室。相关研究成果发表在著名期刊《Advanced Science》上。
Maoz教授解释道:“目前使用3D生物打印机打印生物组织模型用于研究已经非常普遍。现有技术中,打印头会来回移动,逐层打印所需组织。然而,这种方法存在一个明显的缺陷:无法在一组传感器上进行生物打印,这些传感器需要提供关于内部细胞的信息,因为在打印过程中,打印头会损坏传感器。为了解决这一难题,我们提出了一种全新的解决方案:折纸。”
这一创新基于科学与艺术的巧妙结合。研究人员使用计算机辅助设计(CAD)软件,设计了一种多传感器结构,这种结构专门针对特定的组织模型,并受折纸艺术的启发。该结构集成了各种传感器,以监测组织内特定位置的细胞电活动或电阻。通过计算机模型创建物理结构后,将其折叠在生物打印组织周围,使每个传感器都能准确定位在组织内部。特拉维夫大学团队将其新平台命名为多传感器折纸平台(MSOP)。
Maoz教授补充道:“在生物打印脑组织的实验中,我们展示了这一平台的另一个优势:可以选择性地添加一层模拟天然血脑屏障(BBB)的结构。这种屏障由细胞组成,保护大脑免受血液中有害物质的侵害。然而,不幸的是,血脑屏障也阻碍了某些治疗脑部疾病药物的进入。我们添加的这层屏障由人类BBB细胞构成,能够测量其电阻,以评估其对各种药物的渗透性。”
这项新方法的有效性在3D生物打印的脑组织中得到了验证,所使用的传感器成功记录了神经元的电活动。
研究团队总结道:“通过这项研究,我们在科学研究与艺术之间实现了一种‘开箱即用’的协同效应。我们开发了一种受折纸启发的新方法,能够在3D生物打印组织模型内精确定位传感器,以检测和记录细胞活动和细胞间的通信。这一新技术标志着生物研究领域向前迈出了重要一步。”
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