3D細胞培養
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
3D細胞培養的實例教程
這款機器可以作為實驗室的簡單細胞培養平臺，與標準孔板兼容，使用粘附肽基質和3D模型庫進行打印，使用戶無需在建模或水凝膠工程上浪費時間。
△Inventia Life Science的首席運營官Cameron Ferris、首席采購官Bob Groeman、首席技術官Aidan O'Mahony和首席執行官Julio Ribeiro。
為了幫助用戶進一步縮短細胞研究時間，RASTRUM被設計成高度自動化，具有多個獨立噴嘴，可在打印過程中同時沉積多達8種不同的打印流體。Inventia稱，RASTRUM能夠每秒在板表面沉積1000個液滴，液滴體積為20-25 nL。
△PEG生物墨水
RASTRUM打印頭能夠在單次通過中打印多個矩陣，機器的兩軸線性運動控制系統精確控制基質成分的投放、間距和體積（每個軸20μm），而多路復用功能的使用能夠更快、更高效地構建復雜的3D細胞模型。此外，RASTRUM具有機械化清潔、滅菌功能，能夠在打印后更快地進行下一次任務。
加速美國市場推廣
在融資結束后，Inventia Life Science正在試圖在全球推廣RASTRUM 3D細胞培養平臺，特別在美國市場。據估計，目前美國的生物醫學研究和藥物發現市場價值超過400億美元。為實現推廣計劃，該公司計劃到2024年底，將團隊員工人數從36人增加到150人，并聘請Dwayne Dexter博士擔任美國銷售總監。
△Inventia Life Science計劃將RASTRUM 3D生物打印機推向全球市場。圖片來自Inventia Life Science。
展開 細胞肉的制造方式有很多種，但第一步一定都是從動物身上提取細胞，然后在實驗室中模擬動物肌肉生長環境，讓細胞自動生長發育成肉。或者是提取細胞之后，利用3D打印的形式對細胞組織進行排列和復制。
這樣謎之惡心的制作方法已經能生產出香腸、雞塊和鵝肝。
不為四大皆空，人造肉還有這些好處……
看到歐美國家這樣大費周章的研究人造肉，很多人都會不明所以——到底是素雞卷不入味？還是神戶牛不夠肥？
如果拋開味道、口感這一因素來看，人造肉相比養殖動物肉還有很多好處。
第一， 實驗室清潔培養，減少疾病入口的可能。
養殖動物是一件“危險”的事，尤其是在一些工業化養殖未能普及的國家和地區，養殖者有可能患上豬乙型腦炎、絲蟲病這類人畜共患病。而養殖者對動物抗生素的濫用也無形中在提高病毒的抗藥性，可能會導致“超級病毒”的誕生。而肉的消費者也可能因此患上食源性疾病。
但這些誕生在培養皿和3D打印機里的肉因為不和外界一切污染接觸，最起碼在制作過程中是絕對安全和清潔的。
第二， 制作過程環保，減少資源消耗。
一提到污染，可能我們第一反應是工業排出廢水廢氣造成的環境破壞。可實際上畜牧業、農業的養殖同樣會浪費大量資源。在紀錄片《CowSpricy》（奶牛陰謀）中顯示，肉類以及牛奶產業使用了地球上三分之一的新鮮水源，畜牧業產生的溫室氣體占據全球溫室氣體排放總和14.5%，比汽車、火車、輪船等交通工具氣體排放的總和加在一起還要多。生產1kg牛肉就要排放56.6kg的二氧化碳（所以才會有牛屁導致臭氧層破壞的段子）。
由于不需要大量空間、水源和食物來飼養動物，人造肉的生產過程是非常環保的，牛津大學和阿姆斯特丹大學的研究成果顯示，細胞肉生產時的二氧化碳排放量僅為養殖動物肉的2%。
第三， 素食主義者的數量在全球逐步上升，素食肉制品是一門很好的生意。
展開 圖4
膠原蛋白
I凝膠上的圖案化細胞行為。
圖5
纖維蛋白凝膠內的圖案化的
Notch激活。
【小結】
研究人員介紹了一種強大
而通用的合成工作流程，可專門固定生物活性蛋白位點并在天然水凝膠生物材料中進行時空控制。
依靠與生物正交且與常見的光刻圖案技術兼容的光介導的肟連接，可以用微米級分辨率以劑量依賴的方式并在存在活細胞的情況下控制凝膠功能化。在已經證明了3D細胞和類器官培養的現代主力的生物材料平臺中實現4D生化可調諧性，預計這些方法將在探測和指導生物學功能以及工程化異質功能組織中找到巨大的用途。
參考文獻：
doi.org/10.1073/pnas.2014194118
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展開 【引言】
細胞外基質（ECM）的絲狀結構影響細胞生長和表現，賦予組織獨特的作用。人造纖維水凝膠仿ECM的絲狀和性質，可作為3D細胞培養和組織的支架。不同的納米原纖水凝膠，具有不同的組裝機制、物理性質和應用。人造纖維水凝膠是亞水凝膠，具有仿ECM的絲狀的結構和可調的精度。水凝膠的原纖維決定了它們的機械性能、孔徑和運輸性能。但是結構、生物和物理性質、粘附配體的組織和細胞與ECM相互作用非常復雜，原纖維形態并不足以模擬體內ECM的所有性質。仿生纖維水凝膠將分子或納米膠體結構單元分級組裝成原纖維，然后進行成束、分支，交聯和/或纏結而形成水凝膠。本綜述中，討論了原纖維水凝膠的設計、類型、結構、各向異性、化學功能化，性質和應用。自下而上方法制備的水凝膠，分子或納米顆粒結構組裝成絲狀水凝膠的原纖維；研究天然ECM的纖維成分，模仿水凝膠基質中ECM結構的重要性；分析不同類型的結構單元和組裝機理；比較仿生纖維水凝膠的結構和性質。
【成果簡介】
近日，加拿大多倫多大學的Eugenia Kumacheva（通訊）作者等人，探討仿生人造納米纖維水凝膠的設計和性質；討論肽、嵌段共聚物蠕蟲狀膠束和絲狀納米粒子組裝成纖維水凝膠；研究結構與物理和生化特性之間的關系；研究3D細胞培養和組織工程的潛在應用；比較天然和人造纖維水凝膠的性質和結構。最后，評估當前的挑戰和該領域的未來方向。相關成果以“Design and applications of man-made biomimetic fibrillar hydrogels”為題發表在Nature Reviews Materials上。
展開 細胞培養(cell culture)在生物學中的正規名詞為細胞培養技術，是指在體外模擬體內環境(無菌、適宜溫度、酸堿度和一定營養條件等)，使之生存、生長、繁殖并維持主要結構和功能的一種方法。現有的細胞的體外培養需要理想的氣體環境，氧氣、二氧化碳都是細胞生存的必要條件之一。下面工采網小編向大家介紹一下如何監測低氧環境對細胞培養基內氧濃度的影響。
在沒有氧氣的情況下,無法進行發酵和細胞培養，因而氧作為能量產生和細胞代謝的重要產物,對地球上的大多數生物而言都具有十分重要的作用。研究顯示,環境中特定氧含量的維持,對細胞多種生命現象均具有非常重要的意義。只有在氧氣的消耗和供給之間達到良好的平衡時,才能確保細胞培養擁有最佳條件。
在科研領域，眾多學者利用體外細胞培養模型,研究不同氧環境對細胞存活、增殖及分化的影響,包括多種干細胞的增殖和分化、癌細胞的侵襲和擴增,以及滋養層細胞的發生等。在以上細胞培養模型中,培養基是細胞直接暴露和接觸的外環境,培養基中的氧濃度是細胞實際接觸到的氧環境。但是,在不同氧濃度培養條件下,細胞培養基中的實際氧濃度及其變化情況尚沒受到研究者的關注。
培養基中的氧含量可以隨著外界氧環境的變化而改變，具體情況如下低氧環境下24孔板和35 mm皿中的氧含量要比25cm2培養瓶穩定;常氧環境下換液使得培養基內的氧含量明顯升高,而在低氧環境下換液則對培養基內的氧含量無明顯影響。由上可得知在不同氧濃度下的細胞培養模型研究中,嚴格控制外界環境中的氧濃度,選用合適的細胞培養容器,并且在換液過程中盡量避免或減少培養基與常氧環境的接觸,是維持培養基內氧含量穩定的重要因紊。
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組織工程方法通過結合水凝膠基質和支持原發腫瘤部位細胞-細胞和細胞-基質相互作用的多細胞3D培養物，幫助模擬這些生物力學、生物化學和生理學財產。作者討論了當代腫瘤工程模型，并總結了原發腫瘤和轉移灶模型的進展。
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在沒有氧氣的情況下,無法進行發酵和細胞培養
促進芯片上的3D細胞培養
在研究人體器官時，與生理學相關的3D細胞培養模型比單層細胞更受青睞。盡管在過去十年中已經報道了許多使用不可逆鍵合芯片的3D微生理系統，但鑒于通過封閉的狹窄微通道操縱剪切敏感細胞的技術難度，在芯片上建立高級3D模型仍然具有挑戰性。
甲基丙烯酰化明膠（GelMA）由于具有生物兼容性好、可見光固化的特點，已廣泛應用于細胞3D培養、組織工程、生物3D打印等研究領域，已有上萬篇學術論文中采用了GelMA水凝膠。EFL團隊研制的GelMA產品具有批次穩定、服務專業等優點，自推出以來，已服務哈佛、劍橋、麻省理工、港大、清華、北大、浙大、上交等國內外高校的數百個課題組。
關節軟骨組織一經運動損傷或疾病很難實現自愈，目前治療軟骨缺損的方法有骨髓刺激、自體骨軟骨移植、基質誘導自體軟骨細胞修復手術等，但這些方法仍存在供體不足、纖維軟骨再生等問題。因此，如何有效的修復軟骨損傷仍是一大挑戰。近期，來自華南理工的曹曉東教授團隊采用擠出式低溫3D打印技術，通過辣根過氧化物酶( HRP )介導絲素蛋白( SF )和酪胺改性明膠( GT )交聯，制備了多孔水凝膠支架，并結合干細胞聚集體接種實現促進
導讀：根據世界衛生組織的數據，全世界每年有超過200萬婦女被診斷出患有乳腺癌。它是世界上最流行的女性癌癥，每年會造成近70萬人死亡。
大約40%被診斷出患有這種疾病的人最終不得不接受乳房切除手術，這種手術包括部分或全部切除受影響的乳房組織。然而，通過現代的治療方法，存活率超過90%，這意味著越來越多的婦女正在尋求乳房重建治療，以取代失去的組織。
△生物打印的乳房植入物含有患者細胞
來源：EngineeringForLife
用于3D打印的生物墨水通常是具有適當的流變性特性的，這也是3D打印材料選擇的最重要因素。此外，墨水還需要滿足高形狀保真度和理想微環境的要求。來自清華大學的張婷副研究員和熊卓副教授團隊合作，開發了一種載細胞的微凝膠雙相生物墨水（MB），在組織工程和軟機器人等生物醫學領域有著巨大的應用前景。
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導讀：加拿大康考迪亞大學研究人員開發了一種生物打印成體神經元細胞的新方法。他們正在使用一種新的激光輔助技術，可以保持高水平的細胞活力和功能。
研究人員開發了一種稱為激光誘導側轉移 (LIST) 的新生物打印技術，通過使用不同粘度的生物墨水改進現有的生物打印技術，從而實現更好的3D打印。在文章中，他們證明了該技術可成功打印感覺神經元，這是周圍神經系統的重要組成部分。他們表示，這有利于生物打印潛力的長期發展
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