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| 中國海洋大學(xué)在3D打印細(xì)胞培育魚肉研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展 |
| http://www.netislanduk.com 2025年2月23日 來源：華禹教育網(wǎng) |
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近日，中國海洋大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院薛長湖院士團(tuán)隊(duì)在細(xì)胞農(nóng)業(yè)領(lǐng)域取得重要研究進(jìn)展，相關(guān)成果以“Scalable
production of muscle and adipose cell-laden microtissues
using edible macroporous microcarriers for 3D printing
of cultured fish fillets”（利用可食性多孔微載體大規(guī)模生產(chǎn)肌肉和脂肪細(xì)胞微組織，用于3D打印培育魚肉）為題發(fā)表在國際知名期刊Nature Communications（《自然-通訊》）。薛長湖院士和鄭洪偉副教授為該論文共同通訊作者，該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的支持。
隨著全球人口增長和資源環(huán)境壓力的加劇，細(xì)胞農(nóng)業(yè)作為可持續(xù)的食品生產(chǎn)方式逐漸成為食品領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。細(xì)胞農(nóng)業(yè)通過細(xì)胞培育技術(shù)生產(chǎn)肉類，能夠減少傳統(tǒng)畜牧業(yè)和漁業(yè)對環(huán)境的影響，提高食品安全性和動(dòng)物福利。然而，如何實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的大規(guī)模擴(kuò)增和對天然肉類特征的精確模擬是細(xì)胞培育魚肉產(chǎn)業(yè)化面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)之一。
本研究創(chuàng)造性地開發(fā)了基于可食性大孔微載體（EPMs）的細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)（圖 1），通過精確控制冰晶生長實(shí)現(xiàn)了微載體的大孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。利用魚明膠和微生物轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶（mTG）作為主要材料，通過低溫乳化交聯(lián)技術(shù)制備EPMs，實(shí)現(xiàn)了大黃魚肌衛(wèi)星細(xì)胞（SCs）和脂肪干細(xì)胞（ASCs）的高效黏附、增殖和分化。通過對微載體孔徑的精確調(diào)控，探討了EPMs孔隙結(jié)構(gòu)對細(xì)胞增殖的影響，研究結(jié)果表明，大孔EPMs能為細(xì)胞提供良好的生長環(huán)境，顯著提高細(xì)胞的黏附和生長效率，促進(jìn)干細(xì)胞細(xì)胞周期、細(xì)胞分化和細(xì)胞外基質(zhì)重塑相關(guān)基因的表達(dá)。
團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步利用EPMs構(gòu)建了干細(xì)胞梯度培養(yǎng)放大技術(shù)，SCs和ASCs在EPMs上的細(xì)胞密度分別達(dá)到6.25×10⁵和5.77×10⁵cell/mL，細(xì)胞數(shù)量分別增加了499倍和461倍，該技術(shù)為細(xì)胞農(nóng)業(yè)的工業(yè)化生產(chǎn)提供了支撐。此外，研究團(tuán)隊(duì)將成熟的細(xì)胞微組織整合到生物墨水中，運(yùn)用3D打印制備了具有類似天然魚肉感官特性的培育魚肉，該樣品實(shí)現(xiàn)了肌肉和脂肪細(xì)胞的均勻分布，并模擬了天然魚肉的質(zhì)地和營養(yǎng)成分。上述研究克服了細(xì)胞培育魚肉細(xì)胞高效擴(kuò)大培養(yǎng)和食品組織化技術(shù)領(lǐng)域的瓶頸，為可持續(xù)生產(chǎn)培育魚肉、強(qiáng)化“未來食品”規(guī)劃提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。
圖1. 可食性微載體構(gòu)建、種子細(xì)胞程序化培養(yǎng)與3D打印培育魚肉開發(fā)流程
通訊員：鄭洪偉
文章鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-57015-1（點(diǎn)擊查看）
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