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科学家3D打印出带血管的人体组织
更新时间:2024-05-21 02:21:07

这可能是人造器官制造的历史上的重要突破,哈佛的研究者说,他们已经制造出了具有血管的人造组织。

利用定制的四头3D打印机和一种“消失”墨水,材料科学家Jennifer Lewis和她的团队制造出了一片含有皮肤细胞的组织,其中包含着纵横交错的像血管一样的生物结构。这是第一次用3D打印技术制造出人造组织,在多种细胞类型中包含了可能具有血管功能的结构。

近年来,研究者在制造人造组织和器官方面已经取得了惊人的进展。他们已经可以用患者自己的细胞制造出气管,并且这样的人造组织已经用到了临床治疗当中。在另一些更加基本的案例中,科学家已经显示出,一些专门的培养条件可以让干细胞发育成自组织的结构,来模仿发育中的大脑、一部分肝脏,或眼睛中的一部分。但是不管采用什么构造方式,所有的再生项目在试图构造更加细小、更加复杂的组织时都会面临同样的障碍,就是缺少血管。

Lewis的团队解决了这个问题,他们用了一种冷却后可以液化的“墨水”,从而在打印出来的细胞中创造了一个中空的、像管子一样的结构。这种以凝胶为基础的墨水构成了细胞外基质——也就是体内包围着细胞的蛋白质和其他生物分子。还有两种墨水,一种里面包含着凝胶,另一种里面含有小鼠或人类的皮肤细胞。这些墨水都非常粘稠,所以从打印机喷出来以后仍然能够保持其结构。

第三种墨水具有一种特殊的性质,帮助这个团队创造出了中空的管子。这种墨水在室温下像果冻一样粘稠,但是在冷却后会液化。这个团队用这种墨水在其他墨水中间打印出一条条通道,然后把打印出的整个组织拿去冷却,再用小型吸尘器将这种特殊的墨水吸出来,就可以在组织中制造出一条条管道。然后,血液就可以流入这些管道中去。

为患者培养真正的替代性组织或器官还是一项任重而道远的任务,但是这个团队已经迈出了第一步。“我们认为这是非常基本的一步,而且这对于器官打印或再生来说也是非常重要的,”Lewis说。

打印机可以打印的最细的管道的直径为75微米,这比人体内负责交换营养物质和废物的毛细血管粗很多。我们希望3D打印技术能够在人造组织中构造出整个血管结构,在组织的其余部分构造出更细小的血管。“我们认为这种方法可以打印更大的血管;然后我们想利用生物学完成这个工作的其余部分,”Lewis说。

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