3D生物打印技術(shù)突破帶來(lái)原尺寸功能性心臟部件打印潛力

據(jù)外媒報(bào)道，雖然還處在早期研發(fā)階段但人體組織生物打印技術(shù)確實(shí)打開(kāi)了一些令人興奮的可能性，其中包括3D打印整個(gè)人體器官的潛力?，F(xiàn)在，伴隨著卡內(nèi)基梅隆大學(xué)研究人員報(bào)告的一項(xiàng)突破性進(jìn)展，人們離這一科學(xué)目標(biāo)更近了。



3D生物打印技術(shù)突破帶來(lái)原尺寸功能性心臟部件打印潛力



據(jù)悉， 新的突破使得打印出完整心臟組件成為可能，并且在某些情況下，其功能還能達(dá)到跟真實(shí)心臟類(lèi)似的效果。

據(jù)了解，構(gòu)成人體各種器官的特殊細(xì)胞由一種叫做細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)的物質(zhì)粘合而成。這是一個(gè)由蛋白質(zhì)組成的網(wǎng)絡(luò)，它不僅能把所有的東西連接在一起而且還能提供器官正常健康功能所需的生化信號(hào)。雖然膠原蛋白是一種在這種結(jié)構(gòu)完整性中起關(guān)鍵作用的蛋白質(zhì)，但在生物打印上則需要面對(duì)一些獨(dú)特、顯著的挑戰(zhàn)。

論文第一作者之一Andrew Hudson解釋稱(chēng)，由于膠原帶白幾乎構(gòu)成了人體身體的每個(gè)組織，所以它是一種非常理想的3D打印生物材料，然而3D打印之所以如此困難則是因?yàn)樗婚_(kāi)始是液態(tài)的，這也就意味著當(dāng)準(zhǔn)備打印的時(shí)候其會(huì)在構(gòu)建平臺(tái)上形成一個(gè)水坑，為此，研究人員他們開(kāi)發(fā)出了一種能夠防止其變形的技術(shù)。

Hudson提到的技術(shù)主要集中在一種特別開(kāi)發(fā)的水凝膠上，通過(guò)這種水凝膠研究人員可以獲得一個(gè)臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)。這種水凝膠可以讓膠原蛋白一層一層地沉積然后再形成一個(gè)堅(jiān)實(shí)的結(jié)構(gòu)。之后研究人員只需將支撐凝膠加熱到室溫就可以將打印出來(lái)的膠原蛋白結(jié)構(gòu)去除掉。



3D生物打印技術(shù)突破帶來(lái)原尺寸功能性心臟部件打印潛力



通過(guò)這種技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)在人類(lèi)尺度上構(gòu)建了一系列概念驗(yàn)證的心臟成分，而不僅僅只是基于膠原蛋白。另外，他們還使用心臟成像數(shù)據(jù)重建了血管、打開(kāi)和關(guān)閉的心臟瓣膜以及收縮的心室。

不過(guò)這些心臟部件跟完整的、功能齊全的3D打印心臟之間仍存在巨大的差距，但由于3D打印心臟可以幫助解決全球器官?lài)?yán)重短缺的問(wèn)題，所以這項(xiàng)研究仍代表了另一個(gè)希望。實(shí)際上，研究人員正在通過(guò)一家名為Fluidform的附屬公司致力于這項(xiàng)技術(shù)的商業(yè)化工作。

相關(guān)研究報(bào)告已發(fā)表在《科學(xué)》上。