3D生物打印技术突破带来原尺寸功能性心脏部件打印潜力

2019年08月05日 15:29 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

据外媒报道,虽然还处在早期研发阶段但人体组织生物打印技术确实打开了一些令人兴奋的可能性,其中包括3D打印整个人体器官的潜力。现在,伴随着卡内基梅隆大学研究人员报告的一项突破性进展,人们离这一科学目标更近了。

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据悉,最新的突破使得打印出完整心脏组件成为可能,并且在某些情况下,其功能还能达到跟真实心脏类似的效果。

据了解,构成人体各种器官的特殊细胞由一种叫做细胞外基质(ECM)的物质粘合而成。这是一个由蛋白质组成的网络,它不仅能把所有的东西连接在一起而且还能提供器官正常健康功能所需的生化信号。虽然胶原蛋白是一种在这种结构完整性中起关键作用的蛋白质,但在生物打印上则需要面对一些独特、显著的挑战。

论文第一作者之一Andrew Hudson解释称,由于胶原带白几乎构成了人体身体的每个组织,所以它是一种非常理想的3D打印生物材料,然而3D打印之所以如此困难则是因为它一开始是液态的,这也就意味着当准备打印的时候其会在构建平台上形成一个水坑,为此,研究人员他们开发出了一种能够防止其变形的技术。

Hudson提到的技术主要集中在一种特别开发的水凝胶上,通过这种水凝胶研究人员可以获得一个临时支撑结构。这种水凝胶可以让胶原蛋白一层一层地沉积然后再形成一个坚实的结构。之后研究人员只需将支撑凝胶加热到室温就可以将打印出来的胶原蛋白结构去除掉。

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通过这种技术研究团队在人类尺度上构建了一系列概念验证的心脏成分,而不仅仅只是基于胶原蛋白。另外,他们还使用心脏成像数据重建了血管、打开和关闭的心脏瓣膜以及收缩的心室。

不过这些心脏部件跟完整的、功能齐全的3D打印心脏之间仍存在巨大的差距,但由于3D打印心脏可以帮助解决全球器官严重短缺的问题,所以这项研究仍代表了另一个希望。实际上,研究人员正在通过一家名为Fluidform的附属公司致力于这项技术的商业化工作。

相关研究报告已发表在《科学》上。

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