《科學》雜志發文:美國科學家3D打印復雜血管網絡

來源:甲子光年    關鍵詞:3D打印, 醫療,    發布時間:2019-05-23

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據科技部網站消息,近日,由美國萊斯大學和華盛頓大學的科學家通過創新性的生物3D打印組織技術,使構造血管網絡,模仿人體對血液,空氣,淋巴液和其他重要液體的自然通道成為可能。該成果被Science雜志作為封面發表。


據世界衛生組織的數據顯示, 目前全球患者對器官的需求量已經大大超過供給量。僅中國每年就約有三十萬患者等待器官移植,而器官捐獻者卻還很少。

然而,即便是有幸匹配到器官,接受捐贈器官的人依舊面臨著終身服用免疫抑制劑藥物以防止出現器官排異反應的窘境。

理論上,生物打印可以從患者自己的細胞中打印代替器官以避免出現排異反應。但生產功能性組織替代品的最大障礙之一就是無法打印出復雜的血管系統,而密集的組織需要這些血管系統提供營養。

另一方面,脊椎動物的循環系統和肺系統包含獨立的通道網絡,這些通道交織在一起但彼此不連通。因此,在細胞組織材料中重建這種結構一直是一項重大挑戰。甚至創造單個脈管系統都非常困難。

據介紹,美國科學家通過創新性的生物3D打印組織技術,將天然與合成食品染料作為光吸收劑,使其能夠立體光刻生產含有復雜和功能性血管結構的水凝膠。用這種方法,研究者展示了用于流體混合器,瓣膜,血管間運輸,營養物遞送和宿主植入的功能性血管拓撲結構。

該研究展示了在幾分鐘內生產的單片透明水凝膠,包括有效的血管內3D流體混合器和功能性二尖瓣。也進一步闡述了來自空間填充的糾纏血管網絡,并探討了人體紅細胞的氧合和流動。此外,他們在慢性肝損傷的嚙齒動物模型中植入結構化可生物降解水凝膠載體,顯示出這種材料強大的轉化應用潛力。

另據新華網,論文作者之一、美國華盛頓大學生物工程助理教授凱莉·史蒂文斯說,肝臟的功能有500種之多,這樣的復雜性意味著目前尚沒有人造物可以替代,但未來的生物打印器官有望實現這一目標。預計生物打印在二十年內將成為醫學的重要組成部分。

這意味著,未來,以3D打印技術復制出人類器官內復雜的組織及血管系統,將推動人造內臟技術的發展,或將為患者燃起生的希望。
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