栗洪彬
低成本纸基肿瘤模型的构建及药物筛选研究 (Generation of low cost paper-based tissue modeling for in vitro drug screening)
报告人:栗洪彬
所在单位:齐齐哈尔大学
个人简介:
栗洪彬，齐齐哈尔大学轻工与纺织学院教师，硕士生导师。目前担任黑龙江省工业大麻及制品质量监督检验中心检验科主任。主要从事纤维基功能复合材料、静电纺基生物医用材料以及纤维素基3D打印创伤敷料和器官芯片的研究。发表SCI论文30余篇，以第一/通讯作者发表SCI论文20余篇，专利5项，主编《亚麻纺纱工艺学》书籍1本。主持和参与国家自然科学基金面上项目、黑龙江省自然科学基金、黑龙江省青年创新人才项目等各类课题10余项。曾获2021年中国纺织工业联合会教学成果奖二等奖。
摘要：
生物3D打印技术以其快速、精准、个性化等优点，可快速用于构建微流控系统。因为它具有自动化、低成本和高通量的特性，在组织工程领域得到了广泛应用。目前报道的纸基肿瘤模型成型后，其内部形成的致密结构往往阻碍了细胞的迁移，从而在一定程度上直接限制纸基模型中微孔通道内外细胞的相互作用。
为了克服生物纸基血管化组织模型因其致密的网状结构不利于细胞迁移的问题，采用一种成本低、生物相容性良好的纳米材料-细菌纤维素(bacterial cellulose)水凝胶作为潜在的新型软基质，通过结合生物3D打印技术和发泡技术，构建了一种纸基可灌流微通道内嵌的多孔血管化肿瘤模型。其将聚二甲基硅氧烷 (polydimethylsiloxane，PDMS) 作为牺牲墨水并打印在细菌纤维素悬浮基质中，通过风干形成纸状膜。与之前使用的半固体凡士林-液体石蜡油墨（https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.9b00583）不同，PDMS牺牲墨水固化后，能够抵抗发泡过程中的变形，即将膜浸入硼氢化钠(NaBH4)水溶液中进行发泡处理，细菌纤维素基质在发泡过程中逐渐演变为多孔结构，同时PDMS微纤维形状能够完整保持。随后，通过去除PDMS牺牲墨水形成中空的可灌流微流控通道，最后将乳腺癌细胞和内皮细胞细胞分别引入周围扩张的多孔细菌纤维素基质和微通道中，实现了多孔血管化肿瘤模型的构建并用于抗癌药物的筛选，为构建低成本（装置成本不到4美分）的组织模型提供了一个新平台。
图1. 3D牺牲打印和发泡技术结合制备低成本多孔纸基血管化组织模型示意图。
References:
[1] Hongbin Li, Feng Cheng, Juan A. Robledo-Lara, Junlong Liao, Zixuan Wang, Yu Shrike Zhang*. Fabrication of paper-based devices for in vitro tissue modeling [J]. Bio-Design and Manufacturing, 2020, 3:252-265.
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