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神经系统与莱斯大学合作3D打印出血管网络

过去几年,神经系统一直致力于纺织品的3D和4D打印试验,现在他们所有的研究都得到了回报。马萨诸塞州萨默维尔市的这家公司以其创造性的设计过程而闻名,他们将编程和艺术结合到大多数重要的项目中来,吸引了莱斯大学的生物工程师向他们寻求更多的专业知识。

助理教授乔丹·米勒邀请神经系统团队与他的研究人员一起进行一次令人难以置信的旅程,通过生物打印制作出可能的血管网络实例,利用他们对软件和材料的知识,找到一种制造软性水凝胶的方法。这不是幻想,而是一条通向思想的道路,这种思想可以让我们在某一点上建立真正的血管化结构。米勒解释说:“在我们的研究中,我们能够很容易地制造出大的组织块,但是正如许多从事生物打印的科学家之前发现的那样,保持细胞的存活是非常困难的。生存能力成为目标,随着生物打印技术的全面掌握,它最终可能为真正制造可移植到人体的器官打开大门。”

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显示不同体积内产生的肺部模拟结构的渲染

3D打印机为核心的开源技术为莱斯大学的生物工程人员提供了巨大的机会,使他们在工作中取得进展,这也是他们首先进入神经系统的原因。约旦开始着迷他们正在创造的结构,特别是在他们的生长物体系列,该系列于2014年8月和9月在纽约Stonybrook的西蒙斯几何和物理中心展出。在与神经系统交谈时,他的提议涉及到他们所描述的“史诗般的任务”,即创造模拟的合成组织和人体器官。

神经系统团队在他们的案例研究中说:“我们的生成系统受到大自然的启发,并利用它们来制造生物,这是一个梦想成真地想法。”

在其他地方进行了研究

“表明天然合成食品染料可以用作光吸收剂,使含有复杂和功能性血管结构的水凝胶的立体光刻生产成为可能。使用这种方法,他们展示了研究流体混合器、瓣膜、血管间运输、营养物质输送和宿主植入的功能性血管拓扑结构。”

随着米勒和他的扩展团队继续致力于开发生物工程所需的工具,他们的部分研究产生了一种新的3D打印工作流程,称为板岩(组织工程的立体光刻设备)。他们的专利硬件可以将细胞生物打印在软凝胶中,就像血管网络一样。神经系统伴随着他们(追溯到2016年),在这个生物打印的进化过程中,他们设计了网络的材料,包括用于创建“缠绕血管网络”的定制软件。这些网络可以连接到氧气和血流的入口和出口,使用特定的算法来“增长”分支气道。

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神经系统在他们的案例研究中说:“空气被泵入神经网络,并聚集在球根状的气囊中,气囊顶在神经网络的每个尖端。”这些囊由于呼吸动作而有节奏地膨胀和放气,因此被称为潮汐通气,因为人类肺部的气流让人联想到海洋潮汐的流动。

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“接下来,我们在气道周围形成双重血管网络。一个带来脱氧血,另一个输送含氧血。这两个网络连接在气道的顶端,形成一个细小的血管网,包裹着球状的气囊。神奇的是,这些容器只有300微米宽!”

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米勒实验室制造并测试了我们所生成的结构,表明它们能够经受10000多个通风循环,同时还灌注了人体红细胞。对打印凝胶的研究表明,我们设计的结构促进红细胞混合和双向流动,这是假设发生在人类肺部的示意图。

该项目汇集了科学家和艺术设计师,并在美国科学促进协会(AAAS)的“生物相容性水凝胶内的多血管网络和功能性血管内拓扑结构”中发挥了重要作用。无论如何,随着他们对最新项目的深入研究,3D打印组织将对世界医疗行业做出更大的贡献。

来源:创想三维

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