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科学家成功 3D 列印出可正常运作的心脏瓣膜

金发少女所長

金发少女所長

2019-08-13 15:25:37 阅读2632 有趣0


卡内基美隆大学(Carnegie Mellon University)研究团队开发出一种新技术,成功以胶原蛋白为原料 3D 列印出可运作的心脏瓣膜,对未来 3D 生物列印发展有相当大的助益。

在《科学》(Science)刊载的最新论文中,研究团队详细描述了突破的成果。

对于人体器官来说,被称为「细胞外基质」(ECM)的组织相当重要,这种蛋白质网络提供各种细胞执行正常功能所需的结构和生化信号,然而到目前为止,传统的生物制造方法并无法重建复杂的 ECM 架构,而卡内基梅隆大学开发出的新技术正好突破了过去 3D 生物列印上的这项瓶颈。

在重建 ECM 架构上,胶原蛋白是一种非常理想的生物材料,因为它几乎可以用来弥补身体中的每一种组织,然而因为天然的胶原蛋白本身是流体,即使尝试列印也只是使其变成桌上的一滩液体,这也是过去未在 3D 生物列印中使用的原因。

而团队开发出的新技术「FRESH」(Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels)正好能够解决这项问题。FRESH 让胶原蛋白可以逐层沉积在凝胶支架中留待固化。在列印完成后,通过 将凝胶从室温加热到体温,研究人员可以熔化去除用来支撑的凝胶,而不会损坏由胶原蛋白或细胞构成的印刷结构。

不仅限于胶原蛋白,包括纤维蛋白、藻酸盐和透明质酸在内的各种软凝胶也可以使用 FRESH 技术进行 3D 生物列印,研究人员还开发了开源设计,让从医学实验室到高中科学课程的任何人都可以建立并获得低成本、高性能的 3D 生物列印机。

据了解,美国目前有超过 4,000 名患者正在等待心脏移植手术,而在全球,更有近数百万名患者需要心脏但不符合候补名单的资格。

器官移植的需求是巨大的,尽管 FRESH 要进入实用仍有许多研究尚待完成,但论文作者 Feinberg 认为,人们仍然应该对这项研究感到非常兴奋,因为我们正朝着制造功能性人体组织、器官的方向进展。




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