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3D生物列印移植細胞,治療第一型糖尿病

蘭格罕氏島內的細胞,產生胰島素。
蘭格罕氏島內的細胞,產生胰島素。Credit:University of [email protected] CC BY-2.0

3D生物列印

3D列印的迷人之處,在於可以客製化列印你想要的形狀、材料。本來我們只能被動接受市場上已經有的商品,藉由3D列印,可以將被動化為主動,製作出你想要的東西。人們的想像力得以實現,科技也因此推向更細膩的方向,將原本的不可能,擠出一點點的可能。而3D列印用在組織工程細胞移植,外觀看得見的像是耳朵、鼻子、皮膚,不易看到的可以說就是細胞移植技術的應用了。

第一型糖尿病

第一型糖尿病患者因為患者基因或免疫系統出問題,破壞產生胰島素的細胞,因此科學家想要以移植「蘭格罕氏島」(islets of Langerhans),也就是胰臟內分泌胰島素和升糖激素的細胞,來治療第一型糖尿病患者。然而,現今這種治療方法,面臨移植後細胞存活率不佳的挑戰,原因主要有即刻的發炎反應、缺乏足夠的血管供應養分和自體免疫的影響。患者必須接受壓制免疫系統作用的治療,來避免移植捐贈者的細胞後產生的排斥。為此,荷蘭的科學家,近日發表了以3D列印,稱作「bioplotting」(生物繪圖),用來增強細胞移植治療第一型糖尿病的技術,有希望解決這類患者低血糖的問題。

生物列印細胞移植支架

荷蘭科學家應用3D列印技術,先印出如同「支架」(scaffolds)的植入物,以移植「蘭格罕氏島」細胞到患者體內。這些細胞混入液狀水凝膠混合物「海藻酸鈉 / 明膠」(alginate/gelatin)材料中,列印出來,細胞即被埋入交錯連結組成的「立體支架」內;在實驗室內,將這些細胞從列印好的「支架」取出,細胞仍功能完好,可以生產胰島素,也對血糖反應正常,證明這種將細胞埋入「支架」的流程,不會對細胞功能造成影響,未來能用做細胞移植的載體。為什麼不直接移植細胞或者將細胞埋入膠囊中移植呢?這種方式列印的「支架」有什麼優點呢?原來「支架」搭建出來的孔洞,更有利於血糖和胰島素的交換,同時提供保護細胞的作用,使其不被身體的免疫系統攻擊。再者,這種「支架」載體,可以將細胞侷限在局部區域內,不會在植入人體後發生無法控制的偏移。

客製形狀、結構、材料

其實,使用「海藻酸鈉」包覆細胞移植不是第一次,之前有科學家用過膠囊的形式包覆來移植,或許是細胞獲得的營養和氧氣等不夠,成效不理想。所以現在改變其形狀和結構,讓其具有孔洞,並選擇兼具足夠黏性來列印立體結構,又不會破壞細胞功能的材料,是這個研究的關鍵。此外,藉由這種列印方式,有機會列印出較大的水凝膠結構,符合臨床上的需求。

未來,生物3D列印機,會成為醫院實驗室的基本配備嗎?

文章參考:IOP Publishing
圖片來源:University of Exeter@Flickr  CC BY 2.0
原文參考:Biofabrication

【作者簡介】 BioMeder

生醫人網摘的編輯。熱愛創新和用腦袋的事物,堅持文章要有邏輯,藉由報導、解析生醫領域的創新和應用來傳播知識。

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