传统组织工程依赖细胞在支架上缓慢生长,通常需要数天至数周,且成本高昂、成功率有限。伦敦大学学院(UCL)的研究团队开发出一种创新方法,通过将胶原支架转化为软凝胶,再利用“塑料压缩”技术快速挤出液体,从而在几分钟内获得具有天然组织特性的植入物。这些植入物具备多孔性、高密度和机械强度,并能模拟细胞微环境的复杂微观结构。
研究负责人罗伯特·布朗教授指出:“我们可以构建出具有螺旋层状结构的复杂组织,这为再造精细区域和结构奠定了基础。”该方法的关键在于跳过传统细胞培养步骤,将组织移植从生物培养转向工程化生产。植入后,细胞在体内自然发挥作用,从而大幅缩短生产时间、降低成本并提高可靠性。压缩过程中组织显著收缩,可制造纳米至微米级的精细结构,且不损伤细胞活性,成为活体组织移植的理想替代方案。
该技术可利用患者自身多种细胞类型,制造管状、条状、片状等多层结构。在体内,这些工程组织比人工合成器械更接近天然组织。布朗教授展望:“我们正在研发一种床边或手术室用设备,仅需患者细胞和胶原等简单成分,即可快速定制组织,供外科医生缝合于缺损处、肌腱、神经或血管。”该研究隶属于组织生物反应器科学(TIBS)项目,由两个理事会联合资助110万英镑,为期5年,并得到泛伦敦组织工程联盟(ALTEC)支持,成员包括UCL骨科研究所、UCL-伊斯特曼牙科研究所、伦敦玛丽女王大学和帝国理工学院。
(本文由英国生物技术和生物科学研究理事会提供)