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3D微凝胶开辟细胞研究新领域

发布时间:2014-03-17 15:53内容来源:未知 点击:

星星、钻石、圆圈,这可不是人们折叠出来的幸运符,而是新型数字微流体平台的杰作——3D细胞培养物。加拿大多伦多大学研究人员在最近一期《自然·通信》杂志上发表的此项研究成果,将使在更具成本效益的3D凝胶中开展细胞研究成为可能,也为未来个性化医疗应用带来希望。

  论文第一作者、多伦多大学生物材料和生物医学工程研究所博士毕业生欧文·艾德奈特称,微环境可极大影响细胞命运。该项研究的重要性在于,开发出的新工具将允许研究人员探究细胞对3D环境的敏感性。加拿大生物化学分析首席研究员、多伦多大学教授亚伦·惠勒则表示,与标准的2D细胞培养格式相比,以3D细胞培养方式生长的细胞,与生命系统具有更多的相似之处。

  艾德奈特解释说,更为自然的3D细胞培养物的生长是一大挑战,因为目前所用的试剂较为昂贵,材料不便于自动化,在重复处理后3D矩阵还会分解。艾德奈特最终通过对惠勒实验室首创的一种数字微流体平台进行改进,解决了上述难题。

  沉陷于水凝胶材料中的细胞,可缓慢地流经屏幕上的一块类似微型棋盘的小区域。细胞可用穿过系统顶板上方开口的小电场进行策略性操纵。研究人员在这些微凝胶中培养肾细胞,在四五天时间内,细胞培养物就形成了类似原始肾脏的空心球体结构。

  该工具为按照不同细胞数目组合成型提供了极大的灵活性,这些细胞可被组合成各种异想天开的微环境形状和大小,比如星星、钻石和圆圈等,也可用于设计模拟活体3D生态位,从而使研究人员得以了解这些因素如何影响细胞命运。

  据艾德奈特介绍,更为重要的是,该研究成果可让研究人员在一张信用卡大小的平台上同时自动运行32个实验。这一新型系统可允许子微升(sub-microlitre)量级的3D凝胶无手装配,每个凝胶均可独立寻址,流体交换则比更大尺寸的替代物更加柔和,试剂用量则可减少100倍。这一新工具将使3D细胞培养成为分子生物学研究中更具吸引力和更易接近的方式。

  可以预见该平台的多种应用可能,但研究人员最为兴奋的是其在个性化医疗上的潜力。惠勒认为,收集患者的小组织样本,将其分布到数字微流体设备的3D凝胶中,并通过筛选条件将可确定个性化疗法。

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