基於細胞三維列印的功能組織模型晶片構建與套用研究

《基於細胞三維列印的功能組織模型晶片構建與套用研究》是依託杭州電子科技大學，由徐銘恩擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於細胞三維列印的功能組織模型晶片構建與套用研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：徐銘恩
• 依託單位：杭州電子科技大學

項目摘要

將細胞定位裝配到晶片的設計位置形成有功能的組織模型，是細胞晶片向組織模型化、人工組織器官向功能和信息化方向發展面臨的關鍵科學問題，而細胞三維列印和細胞晶片技術的結合為解決這一問題提供了新的理論和技術。 本項目研究用細胞三維列印將細胞精確裝配到晶片設計位置、形成功能組織模型並原位檢測其生理信號的理論和方法。課題以與高發疾病相關的能量代謝系統功能組織為切入點，在建模分析各組織的細胞種類、組織結構和功能後；設計和製造面向細胞三維列印和組織功能需求的集成型細胞晶片；研究用細胞三維列印技術在晶片上精確裝配細胞所涉及的材料成型機制和精度控制方法；在晶片上完成多種細胞組裝，誘導細胞形成功能組織單元並形成反饋調控系統，實現多生理信號的原位同步檢測。完成建立具有能量代謝系統組織模型的細胞晶片，並初步探討相關技術在高內涵藥物篩選領域中的套用。研究將為組織工程、人工器官、細胞晶片和藥物篩選提供新的理論和技術。

結題摘要

將細胞定位裝配到晶片的設計位置形成有功能的組織模型，是細胞晶片向組織模型化、人工組織器官向功能和信息化方向發展面臨的關鍵科學問題，而細胞三維列印和細胞晶片技術的結合為解決這一問題提供了新的理論和技術。本項目研究用細胞三維列印將細胞精確裝配到晶片設計位置、形成功能組織模型並原位檢測其生理信號的理論和方法。項目歸納了在晶片上構建功能組織模型的基本四個共性原則：仿生設計、細胞存活、可實現功能、可列印與集成。設計了在晶片上構建的多組織調控系統的基本結構。完成在晶片上脂肪、胰島、血管和肝的類組織構建，並誘導組織產生功能並實現通訊，可以仿真能量代謝和藥物代謝過程。建立了基於ECIS、IDA和MEM感測器面陣列和灌流培養單元的功能組織模型的晶片設計原則，並建立晶片對多種組織生理信息的原位檢測和反饋的方法。建立通過晶片上的感測器進行實時信號檢測人工組織細胞功能變化的方法，為生物人工肝、人工胰島和感覺器官重要人工器官奠定了理論和技術基礎。創新性的提出MCT技術，建立了細胞3D列印技術在晶片上裝配細胞過程中的材料成型機制和在精度控制系統技術和軟硬體平台，解決在晶片上進行細胞三維列印的一些基共性問題，四款生物3D列印裝備實現產業化。建立基於晶片原位檢測技術、上清液生物化學分析技術、RT-PCR技術的組織晶片檢測體系，建立代謝綜合症能和藥物肝毒性病理特徵的模型晶片；構建用組織模型晶片進行藥物評價和篩選的技術平台並實現產業化。研究將為組織工程、人工器官、細胞晶片和藥物篩選提供新的理論和技術。