最新一期美国《科学》杂(zá)志刊(kān)登了一篇(piān)具有里程碑意义的重磅论文(wén)。杂志封面(miàn)上展示的3D打印模拟肺泡。
美国多所大学组成的研究团队开发出(chū)一种水凝胶3D打印(yìn)技术,可生成结构复杂的脉管,模仿人体血管(guǎn)、气管和淋巴(bā)管等通道(dào),有望(wàng)为器官移植格(gé)局带(dài)来革命性的变化。
《科学》封面(miàn) 3D打印模拟肺(fèi)泡(pào)
研究显(xiǎn)示,在一个模(mó)拟(nǐ)肺泡的水凝胶模型(xíng)中,人造(zào)气管(guǎn)可将氧气输送至周围(wéi)的人造血(xuè)管网络中,红血球流经人(rén)造肺(fèi)泡周围(wéi)的血管网(wǎng)络时能够捕获氧气,这(zhè)与人(rén)体肺泡的气体交换活动相(xiàng)似。这一看似简单的功能(néng),却曾是“3D打印器官(guān)”难以逾越的天(tiān)堑。
论文通讯作者、美(měi)国赖(lài)斯大学生物工程(chéng)助理教授乔丹·米勒表示,为(wéi)了(le)解决这一问题,这支团队使用了一种(zhǒng)全新(xīn)的3D打印技术。首先(xiān),按照电脑设计,他(tā)们(men)会将一个(gè)三维的复杂结构分解为多层二维打印(yìn)的蓝图(tú);其次,他们使用一种液体(tǐ)的水凝胶(jiāo)溶液按蓝图(tú)进行打印,并通过特(tè)殊的蓝光将其逐(zhú)层固(gù)化。这样一(yī)层一层堆积(jī)起来(lái),就有(yǒu)了一个三维(wéi)的凝胶结构。研究人员们称,这些打印(yìn)出的结构(gòu)性质柔软,生(shēng)物可兼(jiān)容,且内部有着精(jīng)细的(de)结构(分(fèn)辨率达10-50微米(mǐ))。更关键的是,在短短几分钟内,我们就可以完成打印。
由水凝胶(jiāo)3D打印而(ér)成,模拟肺功(gōng)能的气囊。它能(néng)够像肺部一样,朝周围的血(xuè)管输送(sòng)氧气
在(zài)打印的肝脏组织(zhī)中,研究人(rén)员们植入了原(yuán)代肝细胞(bāo),并将它(tā)们放入(rù)了带(dài)有慢性(xìng)肝损(sǔn)伤的小(xiǎo)鼠体(tǐ)内。研究表明,这(zhè)些肝细胞也能在体内生存,表(biǎo)明打造的血管能有效(xiào)为这些细胞输送养分。
论文作者之(zhī)一(yī)、美国华盛顿大学生物工(gōng)程助理教授凯莉·史蒂文斯(sī)说,肝脏的功能(néng)有500种之多,这样的复(fù)杂性意味着目前尚没有人造(zào)物可以(yǐ)替(tì)代,但未(wèi)来的生物打(dǎ)印器(qì)官有望实现这一(yī)目标。预计生物打(dǎ)印在二十年内将成为医学(xué)的重要组成部分。
3D打(dǎ)印血管结构
《科学》杂志(zhì)的专文介绍(shào)中,直接将打印(yìn)出的迷你(nǐ)器官称为“小型奇迹”。为了便于(yú)全球(qiú)各(gè)地的科学家(jiā)们使用这一(yī)技术,研(yán)究人员们决定将这一(yī)研(yán)究“开源(yuán)”.他们期待,在(zài)这(zhè)一技(jì)术的帮助(zhù)下,人们能对(duì)3D打(dǎ)印器(qì)官产生更多理解,最终促(cù)进“人造(zào)器(qì)官”的(de)加(jiā)速上市,造(zào)福广大需要器官移植的患者。