媒体报道
您现在的位置:首页 > 动态资讯 > 媒体报道
美国科学家3D打印出会“呼吸”的肺,能向血管输送氧气
发布时间:2019-05-22 10:57:52 作者:

0502_MILLER-cover-md.jpg


《科学》杂志封面:Engineered Vasculature

 

  4月15日,以色列科研团队宣布已经利用人类自身的脂肪组织,成功 3D打印出了全球第一颗“人造心脏”。近日(5月3日),美国莱斯大学与华盛顿大学研究团队的最新研究成果登上了《科学》杂志封面,又一次带来革命性突破:他们发明出了一个由水凝胶3D打印而成的肺模型,它具有完整的血管结构,能够像肺部一样,向周围的血管输送氧气。


1.png

莱斯大学官网截图

 

  人造功能性组织的最大障碍是无法打印那些为组织输送营养的血管。美国赖斯大学生物工程助理教授乔丹·米勒表示,“人体内的器官还有独立的管道系统,比如肺部同时拥有气道和血管,肝脏则同时拥有胆管和血管。这些互相交织的管道网络在生理和生化上相互联系,其结构与其组织功能息息相关。”


06103766900687426.png

具有功能性血管内拓扑结构的整体水凝胶(Monolithic hydrogels

 

为此,这支团队开创了一种全新的“三维光刻技术(SLATE)”:首先,按照电脑设计,他们会将一个三维的复杂结构分解为多层二维打印的蓝图;其次,他们使用一种液体的水凝胶溶液按蓝图进行打印,并通过特殊的蓝光将其逐层固化。此外,他们在水凝胶中添加了可吸收蓝光的食用色素,使其能在高分辨率的蓝光照射下变为固体。研究显示,这种技术可在几分钟内由水凝胶打印出具有精细内部结构(分辨率达10-50微米)和生物相容性的网络结构。这个模拟打印器官能像人体肺部一样向周围组织输送氧气,而且其外形只有硬币大小。



1558494002.jpg

3D打印肺泡模拟换气和氧合

 

  他们发现,这样打印的“血管结构”本身具有足够的硬度,不会因为血液流动而破裂。此外,它也能承受对吸气和呼气的模拟。在测试中,研究人员们欣喜地发现,当红细胞从这一系统打印出的“血管”中流过时,能够有效从呼吸的“肺部”中获取氧气,这与肺泡附近的氧气交换如出一辙。

 

0502_MILLER-hcSch-lg-1irlm8w-310x158.jpg

小鼠实验的肝脏组织模型

 

  另一项实验是研究人员在打印的肝脏组织中植入了原代肝细胞,并将它们放入了带有慢性肝损伤的小鼠体内。研究表明,这些肝细胞也能在体内生存,表明打造的血管能有效为这些细胞输送养分。


0502_MILLER-gp155-lg-153dihn-310x207.jpg

研究人员团队

 

  为了便于全球各地的科学家们使用这一技术,研究人员们决定将这一研究“开源”。他们期待,在这一技术的帮助下,人们能对3D打印器官产生更多理解,最终促进“人造器官”的加速上市,造福广大需要器官移植的患者。

cf8f9245891748a28e54d2612b9dbd33.jpeg

 

目前,骨头、耳朵、鼻子、心脏、肺……人类通过3D打印技术,已经能够实现多个器官组织生物打印。随着科学的不断发展和技术的不断突破,相信在不久的将来,生物医疗3D打印技术可以成为器官移植、个性化治疗的重要手段,并为未来生命科学的发展带来更多可能。


(来源:综合Rice University官网、《Science》杂志官网、中外医讯等)