科學家3D打印出帶血管的人體組織
這可能是人造器官制造的歷史上的重要突破,哈佛的研究者說,他們已經制造出了具有血管的人造組織。
利用定制的四頭3D打印機和一種“消失”墨水,材料科學家Jennifer Lewis和她的團隊制造出了一片含有皮膚細胞的組織,其中包含著縱橫交錯的像血管一樣的生物結構。這是第一次用3D打印技術制造出人造組織,在多種細胞類型中包含了可能具有血管功能的結構。
近年來,研究者在制造人造組織和器官方面已經取得了驚人的進展。他們已經可以用患者自己的細胞制造出氣管,并且這樣的人造組織已經用到了臨床治療當中。在另一些更加基本的案例中,科學家已經顯示出,一些專門的培養條件可以讓干細胞發育成自組織的結構,來模仿發育中的大腦、一部分肝臟,或眼睛中的一部分。但是不管采用什么構造方式,所有的再生項目在試圖構造更加細小、更加復雜的組織時都會面臨同樣的障礙,就是缺少血管。
Lewis的團隊解決了這個問題,他們用了一種冷卻后可以液化的“墨水”,從而在打印出來的細胞中創造了一個中空的、像管子一樣的結構。這種以凝膠為基礎的墨水構成了細胞外基質——也就是體內包圍著細胞的蛋白質和其他生物分子。還有兩種墨水,一種里面包含著凝膠,另一種里面含有小鼠或人類的皮膚細胞。這些墨水都非常粘稠,所以從打印機噴出來以后仍然能夠保持其結構。
第三種墨水具有一種特殊的性質,幫助這個團隊創造出了中空的管子。這種墨水在室溫下像果凍一樣粘稠,但是在冷卻后會液化。這個團隊用這種墨水在其他墨水中間打印出一條條通道,然后把打印出的整個組織拿去冷卻,再用小型吸塵器將這種特殊的墨水吸出來,就可以在組織中制造出一條條管道。然后,血液就可以流入這些管道中去。
為患者培養真正的替代性組織或器官還是一項任重而道遠的任務,但是這個團隊已經邁出了第一步。“我們認為這是非常基本的一步,而且這對于器官打印或再生來說也是非常重要的,”Lewis說。
打印機可以打印的最細的管道的直徑為75微米,這比人體內負責交換營養物質和廢物的毛細血管粗很多。我們希望3D打印技術能夠在人造組織中構造出整個血管結構,在組織的其余部分構造出更細小的血管。“我們認為這種方法可以打印更大的血管;然后我們想利用生物學完成這個工作的其余部分,”Lewis說。
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