3D干細胞模型

【概要描述】人類干細胞被認為是醫(yī)療領域的新希望。在未來，它們有望用于治療大范圍的疾病，例如神經(jīng)退行性疾病。來自Fraunhofer的研究人員開發(fā)了一種稱為LabBag一體化的系統(tǒng)，它是一個透明的袋子，能夠為科學家提供低廉的、快速的、無菌的方式，用于干細胞的生長、鑒別以及冷凍，所產(chǎn)生的細胞模型可以用于獨立測試和藥物開發(fā)。在成功測試了這個系統(tǒng)后，研究人員將在11月13日至16日在德國杜塞爾多夫的MEDICA貿易博

3D干細胞模型

【概要描述】人類干細胞被認為是醫(yī)療領域的新希望。在未來，它們有望用于治療大范圍的疾病，例如神經(jīng)退行性疾病。來自Fraunhofer的研究人員開發(fā)了一種稱為LabBag一體化的系統(tǒng)，它是一個透明的袋子，能夠為科學家提供低廉的、快速的、無菌的方式，用于干細胞的生長、鑒別以及冷凍，所產(chǎn)生的細胞模型可以用于獨立測試和藥物開發(fā)。在成功測試了這個系統(tǒng)后，研究人員將在11月13日至16日在德國杜塞爾多夫的MEDICA貿易博

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　　人類干細胞被認為是醫(yī)療領域的新希望。在未來，它們有望用于治療大范圍的疾病，例如神經(jīng)退行性疾病。來自Fraunhofer的研究人員開發(fā)了一種稱為LabBag一體化的系統(tǒng)，它是一個透明的袋子，能夠為科學家提供低廉的、快速的、無菌的方式，用于干細胞的生長、鑒別以及冷凍，所產(chǎn)生的細胞模型可以用于獨立測試和藥物開發(fā)。在成功測試了這個系統(tǒng)后，研究人員將在11月13日至16日在德國杜塞爾多夫的MEDICA貿易博覽會上展示了一個原型。

 

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　　全世界的科學家都在尋找通過干細胞治療疾病的方法。這些細胞提供了開發(fā)新的治療方法和藥物的潛力。干細胞材料使得我們可以用一種前所未有的方式來進行疾病的研究。此外，最新的研究表明，3D細胞模型可以更準確地反映人體的狀況。這些細胞聚集體主要是在無菌的條件下，在液滴狀的營養(yǎng)溶液中產(chǎn)生。在未來，我們需要以廉價和可靠的方式完成這一過程。
 
　　作為LabBag項目的一部分，F(xiàn)raunhofer生物醫(yī)學工程研究所，F(xiàn)raunhofer表面工程和薄膜材料研究所，以及Fraunhofer工藝工程和包裝IVV的研究所匯集了他們的專業(yè)知識，開發(fā)了一個塑料袋形式的微型實驗室。在這個袋子里，人類誘導的多能干細胞可以在無菌環(huán)境中生長并形成3D聚集體。這些細胞可以成為制藥工業(yè)用于患者或疾病特異性的藥物開發(fā)，以及對活性成分進行研究的測試系統(tǒng)。
 
　　到目前為止，干細胞聚集可以通過使用移液機器人系統(tǒng)或手動移液的方式生產(chǎn)，前者需要昂貴的購買和維護成本，而后者是勞動和時間密集型模式，對于人力有著相當大的耗費。在培養(yǎng)皿中手動吸移需要大量的練習，而且也有污染的危險。Fraunhofer研究人員開發(fā)的“袋子里的實驗室”旨在降低勞動力和材料的成本，同時顯著提高細胞的產(chǎn)量和過程的可靠性。Labbag的操非常簡單只需搖動透明的袋子，僅僅幾秒鐘的時間就能產(chǎn)生幾百滴懸掛的營養(yǎng)液，幾乎是自動的。首先，將含有干細胞的營養(yǎng)溶液倒入袋子中。袋子被旋轉一次，然后回到最初的位置。在此過程中，液滴仍懸浮在親水點周圍。這些液滴作為微型生物反應器，想要的3D細胞聚集體可以在其中形成。這些細胞沉到液滴的底部，它們結合在一起，融合成一個固定的三維聚合體。
 
　　Fraunhofer的項目管理者科學家MichaelThomas博士解釋說，“我們在聚合物膜上涂上了兩種不同的涂層”。一層是疏水的，疏水的基層確保含有蛋白質的營養(yǎng)液在表面流動，卻不會粘附在上面。第二層由150個親水的圓斑組成，每一個直徑為5毫米。營養(yǎng)液就會被這些斑點捕獲，從而產(chǎn)生液滴。
 
　　每一滴的體積約為20微升，3D細胞模型的大小約為400微米。通過改變袋子表面上斑點的直徑，可以調整團聚體的大小。目前，Neubauer博士和她的團隊需要大約72小時的時間來生產(chǎn)懸浮液滴的聚合體。“我們將LabBag描述為一個微型GMP實驗室，它符合所有的要求，封閉的、無菌的系統(tǒng)使得污染的風險很小。”Neubauer博士強調，“最終，我們可以為藥物研究生產(chǎn)出更好的細胞模型，從而避免在動物身上進行實驗。”
 
　　LabBag?的優(yōu)點之一是細胞模型甚至可以直接在袋子里凍結。與人工吸液不同的是，不再需要將材料轉移到單獨的低溫容器中。如何優(yōu)化低溫貯藏——也就是冷凍細胞，就要依賴于Fraunhofer IBMT的職責了。此外，這一研究所還負責培育干細胞，并對3D聚集體進行表征和分析。“我們關注的是生產(chǎn)誘導多能干細胞(iPS)，因為這些干細胞有可能發(fā)展成身體內的任何細胞，也有可能發(fā)展成任何組織或特定類型的組織。與胚胎干細胞不同的是，它們不會引發(fā)任何倫理爭議”，F(xiàn)raunhofer IBMT的生物學家Julia Neubaue說。干細胞變成特定的形狀和功能，以完成某些任務，這使得開發(fā)患者的特異性藥物成為可能。Neubauer博士和她的同事們正專注于心肌細胞的分化，并且已經(jīng)成功地將iPS細胞分化為這種類型的細胞。
 
　　這款一次性塑料袋的原型所營造的微型GMP實驗室為制藥工業(yè)提供了一個機會，同時，它也提供了一種適合小型實驗室，不需要潔凈間的技術。即使在沒有高投資成本的情況下，這一技術仍然可以為藥物研究提供高質量的細胞模型。

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