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哈佛大学打印出带血管的人工组织

2016-03-14 10:42
科技潮人
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  科学家一直致力于使用生物3D打印技术培养可移植的人工组织和器官。但由于无法在组织和器官的内部打印出血管,从而持续的为人工器官输送养分、代谢废物,因此目前的3D打印器官能够存活的时间非常短。而哈佛大学获得最新的突破,可以打印出维持生物学功能的并可以存活超过六个星期的组织。哈佛大学的科学家是怎样做到的呢?本期,3D科学谷就和你一起来了解一下。

  三种生物墨水

  哈佛大学的研究人员在整个打印过程中使用了三种生物墨水。其中第一种墨水含有细胞外基质,这是一种由水、蛋白质和碳水化合物构成的复杂混合物,用于连接每个细胞,从而形成一个组织。第二种墨水包含细胞外基质和干细胞。第三种用于打印血管,这种墨水在冷却过程中融化,所以研究人员可以从冷却的物质中将墨水抽出来,并保留空心管 。

  打印的过程是,首先使用一种3D打印的硅胶模具作为人造组织的“容器”。接下来按照设计方案在模具中打印出血管网络,然后将含有人体干细胞的墨水打印在上面。这些墨水有足够的强度做到自我支撑,在组织不断增长的过程中保持形状。

  然后在血管网格内部的交叉处打印出血管,这些血管网格相互连接。研究人员接下来将血管内皮细胞注入血管,让这些细胞生长为血管内壁。打印血管的油墨属性非常特殊,它们在冷却之后将会融化,只留下由内皮细胞长成的人工血管壁。

  以上工作都完成之后,研究人员将包含细胞外基质的墨水填充进模具。最终培养出内部充满毛细血管的人工组织。研究人员通过硅胶模具两端的出入口向该组织输入营养物质,以保证细胞存活。人工血管将通过将细胞生长因子运送至整个人工组织,促进干细胞的定向分化,从而形成更厚的组织。不仅如此,哈佛大学的研究人员表示,这些包含丰富血管的人工组织,如果将来被移植到人体,还能够让它们尽快与人体“连接”在一起,尽快在人体内存活下来。

  商业价值

  我们认为哈佛大学的这项技术使得生物3D打印拥有了在组织内的预制血管的突破,并通过灌注营养物质和生长因子等物质来调节这些细胞的功能。用通俗的话来理解,就是可以让干细胞按照科学家的“命令” 生长为人们需要的细胞。这将人类在组织工程学领域的研究推向新的里程碑。这类研究将进一步扩展3D打印的人体组织在药物安全、毒性筛查方面的应用,并最终可用于组织修复和再生。

  而如上图所显示,3D打印在生命科学领域的将走向用于移植的组织和简单器官生物打印(Tissue & simple printd organs usd in transplants),并最终达到复杂器官的完整打印(complex printed organs)。哈佛大学的这项技术突破,是不是能让科学家培养出能够长期存活的复杂人工器官呢? 人们是不是可以早日迎来可移植的人工器官? 让我们共同期待。

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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