肿瘤芯片的一体化生物3D打印设计制造及其在抗肿瘤药物筛选中的应用研究

基本信息
批准号:51875518
项目类别:面上项目
资助金额:60.00
负责人:马梁
学科分类:
依托单位:浙江大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:阙日升,胡奇达,李雨亭,杨腾,包慧铭,张浩,高元仲,许学寒
关键词:
肿瘤芯片微流控生物3D打印药物筛选
结项摘要

Aiming at the defects in the current anti-tumor drug development such as non three-dimensional tumor models, single cell types and slow cell growth, this project proposed an integrated printing method for tumor biochip manufacturing, and realized the rapid prototyping of 3D multicellular tumor models. This project will based on the six nozzle concurrent high precision 3D bioprinter which was independently designed by our team. The bioprinter will be improved for the needs of integration bioprinting to realize the tumor biochip construction with PCL as substrate, containing a variety of cells to construct heterogeneous tumor tissue with layer by layer precision printing. This project will focus on the multiple printing methods of microfluidic biochip (extrusion, ink-jet, light curing composite) construction process and nozzle trajectory control algorithm; a variety of tumors and microenvironment (glioblastoma multiform, hepatocellular carcinoma) and liver metabolic model construction and cultivation with perfusion; the research of organ interaction, the influence of the liver metabolism effect to anti-tumor drugs on tumor cells. The research of this project will help to promote the development of 3D printing tumor models and drug biochip technology in our country, to provide a technical basis for the integration of 3D bioprinting of organs-on-chip, made some new breakthroughs in the understanding of molecular mechanism of tumor occurrence and development as well as anti-tumor drug screening.

针对目前抗肿瘤药物研究时存在的肿瘤模型非三维,细胞种类单一,细胞成长慢的缺陷,本项目提出了一种一体化3D打印的肿瘤药物芯片生物制造方法,实现3D多细胞肿瘤模型的快速成形。以团队自主设计的六喷头共点式高精度生物3D打印机为平台,针对一体化肿瘤芯片的打印需求进行有针对性地改进,进而实现以PCL为基底,含多种细胞异质性肿瘤组织的逐层精准协同打印。本项目将重点研究微流体肿瘤芯片的多打印方法(挤出、喷墨、光固化)复合构建工艺及喷头轨迹控制算法;进行多种肿瘤及其微环境(胶质母细胞瘤,肝细胞癌)与肝单元代谢模型3D打印构建方案及灌流式培养研究;开展多组织相互作用研究,研究肝脏细胞对抗肿瘤药物的代谢作用对肿瘤的影响。本项目的开展,将有助于推动我国3D打印肿瘤模型与药物芯片技术的发展,为一体化3D打印器官芯片的构建提供技术基础,并可望在肿瘤发生、发展的分子机制以及抗肿瘤药物筛选方面取得一些新的突破。

项目摘要

本项目针对含肝单元代谢效应的肿瘤芯片的体外打印构建进行了以下四方面的研究工作。.本项目首先以胶质母细胞瘤为例系统研究了肿瘤模型的体外3D打印方法,创造性得将占大脑组成80%的透明质酸(HA)与大脑胶质细胞(HEB)进行混合,经过生物3D打印的方式来提供GBM侵袭的模型,并进行了细胞与分子生物学的相关实验。研究表明HA与HEB混合后的生物墨水具有优良的可打印性能,能够在体外构建GBM的病理模型。.其次研究了肝单元芯片体外模型的设计与打印,研究出一种基于微流控芯片的梯度水凝胶打印法来打印肝单元,在体外实现了肝单元中功能性肝腺泡的浓度梯度分布。为含肝细胞代谢的效应的肿瘤芯片的构建奠定了实验基础。.紧接着本项目还在自主研发的高精度多喷头生物3D打印系统上针对肿瘤芯片的多喷头打印进行了打印参数的模拟与优化,建立起温度对打印结果的物理模型并实现了打印丝宽的精准预测。同时提出一种多喷头并行式包含多种材料与多种工艺的生物3D打印方法,针对复杂异质组织进行了分层切片优化和打印路径规划相比于传统的单喷头打印,打印效率提升77.8%以上。.最后本项目还进行了基于(physiologically based pharmacokinetic)生理药代动力学PBPK模型的多器官串联芯片的设计与仿真工作。对包含心脏、肝脏、骨髓、肿瘤四种组织器官的多器官联用芯片的运行进行了流场仿真与优化。.通过本项目的深入开展,研究出了一整套有望用于药物筛选的肿瘤芯片的3D打印构建方法,为肿瘤芯片的快速精准构建奠定了理论与实践基础,为我国的药物研究工作提供了一个有效的开发测试平台。.

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
2

基于SSVEP 直接脑控机器人方向和速度研究

基于SSVEP 直接脑控机器人方向和速度研究

DOI:10.16383/j.aas.2016.c150880
发表时间:2016
3

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

DOI:10.7606/j.issn.1000-7601.2022.03.25
发表时间:2022
4

针灸治疗胃食管反流病的研究进展

针灸治疗胃食管反流病的研究进展

DOI:
发表时间:2022
5

疏勒河源高寒草甸土壤微生物生物量碳氮变化特征

疏勒河源高寒草甸土壤微生物生物量碳氮变化特征

DOI:10.5846/stxb201912262800
发表时间:2020

马梁的其他基金

批准号:81501607
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61401503
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51705355
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

人类心肌微组织芯片的3D打印构建及在药物检测中的应用研究

批准号:31771108
批准年份:2017
负责人:张婷
学科分类:C1008
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
2

3D打印MoS2复合生物活性玻璃支架的制备及其抗肿瘤/骨修复协同一体化研究

批准号:51802326
批准年份:2018
负责人:王会
学科分类:E0201
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
3

多核双乳液滴的电场调控融合机理及其在抗肿瘤组合药物筛选中的应用

批准号:11702075
批准年份:2017
负责人:陶冶
学科分类:A0904
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
4

3D生物打印胶质瘤体外肿瘤模型及初步应用研究

批准号:81702457
批准年份:2017
负责人:代兴亮
学科分类:H1821
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目