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        芯片以微小的凝膠捕獲單個(gè)細(xì)胞

        特溫特大學(xué)MIRA研究所的研究人員開(kāi)發(fā)出一種芯片,可以捕獲并保持單個(gè)細(xì)胞位于微小水凝膠液滴的確切中心。他們的新方法使細(xì)胞存活數(shù)周,這使得研究它們變得更容易。

        芯片以微小的凝膠捕獲單個(gè)細(xì)胞

        這使得有可能,例如,測(cè)試新藥的作用,并通過(guò)無(wú)與倫比的控制改善干細(xì)胞療法。這項(xiàng)研究的詳細(xì)信息發(fā)表在著名的科學(xué)期刊Small上,甚至在封面上也有展示。

        許多科學(xué)家需要策略來(lái)研究個(gè)體細(xì)胞(例如干細(xì)胞)多周的時(shí)間。這在專(zhuān)注于藥物測(cè)試,基礎(chǔ)疾病研究和細(xì)胞療法開(kāi)發(fā)的領(lǐng)域中非常重要。

        用于研究體外個(gè)體細(xì)胞的常規(guī)方法涉及“捕獲”并在稱(chēng)為微凝膠的微小水凝膠液滴中培養(yǎng)它們。然而,直到最近,所有在這種受控條件下長(zhǎng)時(shí)間培養(yǎng)單個(gè)細(xì)胞的嘗試都失敗了,因?yàn)榧?xì)胞在幾天內(nèi)從微凝膠中逃逸出來(lái)。到目前為止,這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)極大地限制了這種有前景的技術(shù)的潛在應(yīng)用范圍。

        特文特大學(xué)MIRA研究所的研究人員發(fā)現(xiàn)逃逸的細(xì)胞幾乎總是位于微凝膠的邊緣。使用高速攝像機(jī),他們發(fā)現(xiàn)這是由于目前的生產(chǎn)方法。他們通過(guò)開(kāi)發(fā)一種芯片來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題,該芯片捕獲微凝膠中心的細(xì)胞。這種方法不僅可以防止細(xì)胞逃逸,還可以使細(xì)胞存活率達(dá)到90%以上至少28天。根據(jù)特溫特大學(xué)的研究科學(xué)家Tom Kamperman(他即將為這一主題辯護(hù)他的博士論文),這種創(chuàng)新方法是朝著例如改進(jìn)的干細(xì)胞療法或復(fù)雜組織工程邁出的重要一步。

        方法

        水凝膠主要由水溶脹的聚合物網(wǎng)絡(luò)組成。其結(jié)構(gòu)類(lèi)似于天然組織,這使得水凝膠非常適合3-D細(xì)胞培養(yǎng)。可以使用例如UV光或?qū)⒏鱾€(gè)聚合物交聯(lián)在一起的酶來(lái)產(chǎn)生水凝膠。特文特大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn),在液滴仍然形成的同時(shí),不是交聯(lián)聚合物,而是在此之后觸發(fā)這一過(guò)程,這種技術(shù)稱(chēng)為“延遲凝膠化”。這允許細(xì)胞重新定位到水凝膠前體液滴的中心,該液滴還含有聚合物和酶。在細(xì)胞定中后,液滴暴露于過(guò)氧化氫,過(guò)氧化氫將它們轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的微凝膠。

        應(yīng)用

        細(xì)胞具有個(gè)性。即使在同一組織內(nèi),每個(gè)細(xì)胞對(duì)其環(huán)境的影響也會(huì)有不同的反應(yīng)。新芯片使單個(gè)細(xì)胞(例如干細(xì)胞)能夠在自然的3-D環(huán)境中分離和培養(yǎng)很長(zhǎng)一段時(shí)間。這使研究人員能夠測(cè)試新藥對(duì)個(gè)體細(xì)胞的影響,從根本上研究疾病,并使細(xì)胞療法更有效。在本研究中,特溫特大學(xué)的研究人員表明,通過(guò)改變微凝膠的組成,他們可以將個(gè)體干細(xì)胞轉(zhuǎn)化為特定的細(xì)胞類(lèi)型,如骨骼或脂肪細(xì)胞。

        正如特文特大學(xué)的研究人員在他們今年早些時(shí)候發(fā)表的一篇論文中所表明的那樣,微凝膠也可以用作打印具有復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)的組織的構(gòu)件。

        使用新芯片,每秒可以產(chǎn)生數(shù)百個(gè)微凝膠,每個(gè)微凝膠包含一個(gè)單獨(dú)的細(xì)胞。雖然這看起來(lái)很快,但對(duì)于許多臨床應(yīng)用而言仍然太慢。Kamperman指出:“我們目前正在測(cè)試一種改進(jìn)的原型,其生產(chǎn)速度要快一千倍。這最終將使這種微凝膠技術(shù)得以臨床轉(zhuǎn)化。”

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