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攻坚克难!Science封面:科学家创造的3D打印器官会“呼吸”

admin 2019-05-10 202人围观 ,发现0个评论

莱斯大学的生物工程师(左起)Bagrat Grigoryan,Jordan Miller和Daniel Sazer (拍摄:Jeff Fitlow /莱斯大学)

近来,由美国莱斯大学的生物工程师Jordan Miller和华盛顿大学的Kelly Stevens领导的研讨小组经过突破性的生物3D打印安排技能,霸占该技能的一个首要妨碍。这项新的立异技能使科学家能够创造出精巧环绕的血管网络,仿照人体对血液,空气,淋巴液和其他重要液体的天然通道。该研讨宣布在《Science》杂志封面上。

3D打印的瓶颈

在美国有超越10万人等待着器官捐献移植,移植功用性器官是一些患者生计下去的仅有期望。可即便是有幸匹配到器官,承受捐献器官的人仍旧面临着终身服用免疫抑制剂药物以防止呈现器官排异反响的困境。理论上,生物打印能够从患者自己的细胞中打印替代器官以防止呈现排异反响。

可是抱负很饱满,实际很骨感。赖斯布朗工程学院生物工程助理教授Miller说:“出产功用性安排替代品的最大妨碍之一便是咱们无法打印出杂乱的血管体系,而这些血管体系能够为密布的安排供给养分。此外,咱们的器官实际上包括独立的血管网络,比方肺部的呼吸道和血管,或许肝脏的胆管和血管。这些彼此浸透的网络在物理和生物化学上彼此羁绊,结构自身攻坚克难!Science封面:科学家创造的3D打印器官会“呼吸”与安排功用密切相关。”

华盛顿大学医学院生物工程学助理教授Kelly Stevens表明,多血管化是很重要的,由于方法和功用往往是密切相关的。

如果能打印出看起来乃至呼吸起来更像咱们身体健康安排的安排,那么它们的功用是否也会更像那些安排?

这是一个重要的问题,由于生物冲刷安排功用的好坏将会影响它作为一种医治办法的成功程度攻坚克难!Science封面:科学家创造的3D打印器官会“呼吸”。

让打印的器官“活”起来

为了处理这一难题,该团队发明晰一种新的开源生物打印技能,名为“安排工程立体光刻仪”,简称S攻坚克难!Science封面:科学家创造的3D打印器官会“呼吸”LATE。研讨人员运用一种液体的水凝胶溶液按蓝图进行打印,一次出产一层软水凝胶,并经过特别的蓝光将其逐层固化。

Miller和其研讨生在3D打印器官的过程中添加了吸收蓝光的食用染料。这些光吸收剂将凝结约束在十分精密的层中。经过这种方法,该体系能够在几分钟内出产出具有杂乱内部结构的柔软生物相容性凝胶(分辨率达10-50微米)。

在之后的测验中,研讨人员发现,打印出的安排满足巩固,能够防止在血液活动和脉动“呼吸”过程中决裂。脉动“呼吸”是一种有节奏的吸气和呼气,模拟了人类呼吸的压力和频率。测验发现,当红细胞流经“呼吸”气囊周围的血管网络时,它们能够吸收氧气。这种氧的运动类似于肺泡气囊中的气体交流。

此外,该研讨将含有肝细胞的生物打印构建体植入小鼠体内。研讨发现,3D打印的肝细胞在植入患有缓慢肝损害的小鼠后仍旧存活。Stevens表明:“肝脏特别风趣,由于它具有令人难以置信的500种功用,或许仅次于大脑。肝脏的杂乱性意味着现在没有任何机器或疗法能够替代其所有功用。生物打印的人体器官有朝一日或许会供给这种或许性。”

Miller表明,他的实验室已经在运用新的规划和生物打印技能来探究更杂乱的结构。他说, “咱们对人体结构的探究才刚刚开始,还有许多东西需求学习。咱们估计,生物打印技能将在未来20年内成为医学的一个重要组成部分。”

参考资料:

[1] Organ bioprinting gets a breath of fresh air天马行空

[2] Multivascular networks and functional intravascular topologie攻坚克难!Science封面:科学家创造的3D打印器官会“呼吸”s with攻坚克难!Science封面:科学家创造的3D打印器官会“呼吸”in biocompatible hydrogels

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