全息晶格声镊为长期体外培养原代细胞提供新方案

本报讯（记者刁雯蕙）中国科学院深圳先进技术研究院团队与北京协和医院团队在全息声镊的细胞器官打印构建方面取得新进展，有望为具有生物组织结构和功能的体外仿生3D模型构建提供一种全新生物制造方案。相关研究成果近日发表于《生物材料》。

全息声镊利用声辐射力捕获、组装、移动和筛选细胞，因具有非接触、无损伤、精确灵活和图案化过程迅速等独特优势，在构建体外3D模型方面展现出巨大潜力。

全息声镊技术已被用于操控细胞组装成各种图案结构，但仍存在制造生物模型结构的灵活性和广泛性不足、全息声镊对原代细胞产生的生物学效应缺乏深入研究等问题，制约了该项技术在组织工程和药物筛选等方面的推广应用。

为此，研究人员首先改进了现有全息声镊技术，提出了全息晶格声镊，开发了声全息透镜组，对入射声波的相位和幅度同时进行调制，以生成圆形、三角形、正方形和肝形状等任意复杂图案的复杂声全息晶格图案，并进一步利用声势阱产生的声辐射力效应将细胞组装成特异性点阵图案，模拟肝脏解剖结构。

此外，研究人员还利用体外可扩增的小鼠原代肝细胞，深入研究了全息声镊对原代肝细胞生物学效应的影响，包括细胞活性、蛋白分泌、药物代谢、糖原储存、解毒等肝细胞核心功能。研究结果显示，利用全息晶格声镊作用后的原代肝细胞，产生了大量自组装肝细胞球状体，相较于传统的2D和3D培养模型，肝细胞球直径显著增加，肝细胞蛋白合成代谢、糖代谢、解毒等方面功能亦显著增强。

该研究表明，全息晶格声镊可为长期体外培养原代细胞提供一种创新解决方案，在组织工程、再生医学等领域具有广阔应用前景。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2024.122691