正在阅读:科学家:突破性3D生物打印机使人造组织成为可能科学家:突破性3D生物打印机使人造组织成为可能

2018-05-24 08:33 出处:cnBeta.COM 作者:Alan 责任编辑:leijunhua

  【PConline 资讯】据外媒New Atlas报道,在未来可能会导致人造移植器官和复杂的再生疗法的一个举措中,由生物工程师Ali Khademhosseini领导的加州大学洛杉矶分校的一个团队开发了一种使用多种材料打印复杂生物组织的新技术。该团队使用经过特殊改造的3D打印机,有望在将来按需创建治疗性生物材料。

  器官移植和其他高级组织治疗面临着看似无法逾越的瓶颈。只有有限数量的器官供体或其他生物材料来源,并且即使在最好的情况下,器官和组织也不会完全与受体相容,并且可能不适合用于目的。理想情况下,生物工程师想要完全绕过常规来源并在实验室中培养器官和组织。这不仅可以为医疗界提供无限量的健康无菌材料,还可以让医生和外科医生根据他们的要求制作生物材料。

  麻烦的是,活组织与许多不同类型的细胞、血管、神经和机械结构作用后非常复杂。尝试在培养皿中培养一颗心脏,将一些心肌细胞与营养物质混合在一起,你将得到的是很快会停止分裂的细胞。

  另一种方法是用聚(乙二醇)聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)和明胶-甲基丙烯酰(GelMA)等生物相容材料建立一个支架。这种模仿活体组织结构的支架就像婴儿体内的软骨一样。刚出生时,婴儿的骨骼中的大部分都是软骨,但随着它的生长和成熟,骨骼组织将被替代。在人造组织中,引入干细胞,其生长到支架中并替换它。

  一种用于创建这些支架的技术被称为自动立体平版打印法。这是一个基于光的过程,其中与3D打印机一起放置与干细胞混合的水凝胶,当光束引起分子键形成时,使凝胶硬化。

  由Khademhosseini设计的生物打印机基于这种技术,但它也包含了一个关于微芯片大小和形状的定制微流控芯片。这具有多个入口,因此它一次可以使用多种细胞注入材料进行打印。加州大学洛杉矶分校研究人员表示,在操作过程中,自动反光镜为被打印物体的每一层创建一个图案,同时光线能够凝固凝胶。目前,打印机使用四种“生物墨水”,但这个数量可以扩大。

  到目前为止,打印机已被用于创建简单的形状、肌肉组织和肌肉骨骼结缔组织的3D模拟,以及带有血管的假肿瘤。此外,这些结构已被植入大鼠而没有出现排异反应。

  Khademhosseini表示:“组织结构非常复杂,因此为了设计出功能正常的人工版本,我们必须重新创建它们的复杂性。我们提供了一种新方法,通过构建由不同材料制成的复杂生物相容性结构来实现。”

  该研究由美国海军研究办公室和美国国家卫生研究院资助,发表在《Advanced Materials》杂志上。

 
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