Forskare vid University of Oxford har utvecklat en ny metod för att 3D-printa laboratorieodlade celler för att bilda levande strukturer.

Tillvägagångssättet kan revolutionera regenerativ medicin, möjliggör produktion av komplexa vävnader och brosk som potentiellt skulle stödja, reparera eller förstärka sjuka och skadade delar av kroppen.

I forskning publicerad i tidskriften Vetenskapliga rapporter , ett tvärvetenskapligt team från Institutionen för kemi och Institutionen för fysiologi, Anatomy and Genetics vid Oxford och Centre for Molecular Medicine i Bristol, visade hur en rad mänskliga och djurceller kan skrivas ut till högupplösta vävnadskonstruktioner.

Intresset för 3D-utskrift av levande vävnader har ökat de senaste åren, men, att utveckla ett effektivt sätt att använda tekniken har varit svårt, särskilt eftersom det är svårt att exakt kontrollera cellers position i 3D. De rör sig ofta i tryckta strukturer och de mjuka ställningarna som är tryckta för att stödja cellerna kan kollapsa på sig själv. Som ett resultat, det är fortfarande en utmaning att skriva ut högupplösta levande vävnader.

Men, ledd av professor Hagan Bayley, Professor i kemisk biologi vid Oxfords kemiavdelning, teamet utarbetade ett sätt att producera vävnader i fristående celler som stödjer strukturerna för att behålla sin form.

Cellerna var inneslutna i skyddande nanoliterdroppar insvepta i en lipidbeläggning som kunde sättas ihop, lager på lager, in i levande strukturer. Att producera tryckta vävnader på detta sätt förbättrar överlevnaden för de enskilda cellerna, och tillät teamet att förbättra nuvarande tekniker genom att bygga varje vävnad en droppe i taget till en mer gynnsam upplösning.

För att vara användbar, konstgjorda vävnader måste kunna efterlikna människokroppens beteenden och funktioner. Metoden möjliggör tillverkning av mönstrade cellulära konstruktioner, som, en gång fullvuxen, efterlikna eller potentiellt förbättra naturliga vävnader.

Dr Alexander Graham, huvudförfattare och 3D Bioprinting Scientist på OxSyBio (Oxford Synthetic Biology), sa:"Vi strävade efter att tillverka tredimensionella levande vävnader som kan visa de grundläggande beteenden och fysiologi som finns i naturliga organismer. Hittills, det finns begränsade exempel på tryckta vävnader, som har den komplexa cellulära arkitekturen hos inhemska vävnader. Därav, vi fokuserade på att designa en högupplöst cellutskriftsplattform, från relativt billiga komponenter, som skulle kunna användas för att reproducerbart producera konstgjorda vävnader med lämplig komplexitet från en rad celler inklusive stamceller".

Forskarna hoppas att med vidareutveckling, materialet kan ha stor inverkan på sjukvården över hela världen. Potentiella tillämpningar inkluderar att forma reproducerbara mänskliga vävnadsmodeller som kan ta bort behovet av kliniska djurförsök.

Teamet avslutade sin forskning förra året, och har sedan dess tagit steg för att kommersialisera tekniken och göra den mer allmänt tillgänglig. I januari 2016 OxSyBio spreds officiellt ut från Bayley Lab. Företaget har som mål att kommersialisera tekniken för industriella och biomedicinska ändamål.

Under de kommande månaderna kommer de att arbeta med att utveckla nya kompletterande trycktekniker, som tillåter användning av ett bredare utbud av levande och hybridmaterial, att producera vävnader i industriell skala.

Dr Sam Olof, Chief Technology Officer på OxSyBio, sa:"Det finns många potentiella tillämpningar för bioprinting och vi tror att det kommer att vara möjligt att skapa personliga behandlingar genom att använda celler som kommer från patienter för att efterlikna eller förbättra naturlig vävnadsfunktion. I framtiden, 3D-biotryckta vävnader kan också användas för diagnostiska tillämpningar - till exempel, för drog- eller toxinscreening.

"Vi är glada över att ha en fortsatt relation med Oxford University och Bayley Group, både i form av att licensiera denna nya teknik och att fortsätta att sponsra primärforskning inom detta område."

Dr Adam Perriman från University of Bristols School of Cellular and Molecular Medicine, tillade:"Bioprinting-metoden som utvecklats med Oxford University är mycket spännande, eftersom de cellulära konstruktionerna kan skrivas ut effektivt med extremt hög upplösning med mycket lite avfall. Förmågan att 3D-skriva ut med vuxna stamceller och fortfarande få dem att differentiera var anmärkningsvärd, och visar verkligen potentialen hos denna nya metod för att påverka regenerativ medicin globalt."