最新一期美国《科学(xué)》杂(zá)志刊登了一篇具有里(lǐ)程碑意义的(de)重磅论文。杂志封(fēng)面(miàn)上展示的3D打(dǎ)印模(mó)拟肺泡。
美国(guó)多所大学组成的(de)研究团(tuán)队开发出一(yī)种水凝胶3D打印技术,可生成结构复(fù)杂的脉(mò)管,模仿人(rén)体血管(guǎn)、气管(guǎn)和(hé)淋巴(bā)管等通道,有望为器官移植格局带来(lái)革命性的变化。
《科(kē)学》封面 3D打印(yìn)模拟肺泡
研究显示,在(zài)一个(gè)模拟肺泡的水凝胶模型(xíng)中,人造气管可将氧气(qì)输(shū)送至周围的人造(zào)血管网络中,红血球流(liú)经(jīng)人造肺泡周围的血(xuè)管网络(luò)时能够(gòu)捕获氧(yǎng)气(qì),这(zhè)与人体肺泡的气体(tǐ)交换(huàn)活动相似。这一看似简单(dān)的功(gōng)能,却(què)曾是“3D打印器官”难以逾越的天(tiān)堑(qiàn)。
论文通讯作者、美(měi)国赖斯大学生物工程助(zhù)理教(jiāo)授乔(qiáo)丹·米勒表(biǎo)示,为(wéi)了解决(jué)这一问题(tí),这支(zhī)团队使用了一种全(quán)新的(de)3D打印技术。首先,按(àn)照(zhào)电(diàn)脑设计,他(tā)们(men)会将一个三维的复杂结构分解为多层二维打印的(de)蓝(lán)图;其次,他(tā)们(men)使用一种(zhǒng)液体的水凝胶溶液按蓝图进行打印,并通过(guò)特(tè)殊的蓝光将其逐层固化。这样一层一层堆积起来,就有了一(yī)个三(sān)维的凝胶结构。研(yán)究人员们称,这(zhè)些打印出的(de)结(jié)构性质柔软,生物(wù)可兼(jiān)容,且内部有着精细的(de)结构(分辨率达10-50微米)。更关键的是,在短短几分钟内(nèi),我(wǒ)们就可以完成打印。
由水凝胶3D打印而成,模拟肺功能的(de)气囊。它能够(gòu)像(xiàng)肺部(bù)一样,朝周围的血(xuè)管输送氧气
在打印的肝脏组(zǔ)织(zhī)中,研究人员们植入了原(yuán)代肝细(xì)胞,并将它(tā)们放入(rù)了带(dài)有(yǒu)慢(màn)性(xìng)肝损伤的小鼠体内。研(yán)究表明,这些肝细胞也能在体内生存,表明打造的(de)血(xuè)管能有效为这些细胞输送(sòng)养分。
论文作者之一(yī)、美国(guó)华盛顿大(dà)学生物工(gōng)程助理教授凯莉·史蒂文斯说,肝脏的功能(néng)有500种之多(duō),这样的(de)复杂性(xìng)意味着目前尚(shàng)没(méi)有人造物可以(yǐ)替代,但未来的生物打(dǎ)印器官有望(wàng)实现这一目(mù)标。预计生物打印在二十(shí)年内(nèi)将(jiāng)成为(wéi)医学的重要组成部(bù)分。
3D打印(yìn)血管结构
《科学》杂志的专文介绍中,直接将打印(yìn)出的(de)迷你器官称(chēng)为“小型(xíng)奇(qí)迹”。为了(le)便于全球各地的科学家们(men)使用这一(yī)技术(shù),研究(jiū)人员们决定(dìng)将(jiāng)这一研究“开源”.他们期待,在(zài)这一(yī)技(jì)术的(de)帮助下,人(rén)们能对3D打印器官产生更多理解,最(zuì)终(zhōng)促进“人造器官(guān)”的(de)加速上市,造福广大需要器(qì)官(guān)移(yí)植(zhí)的患者。