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真正的“3D打印心脏”,离我们还有多远?

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-08-06 11:41:36   来源:孙一丹汤佩兰  浏览次数:1439  
核心提示:真正的“3D打印心脏”,离我们还有多远?
 撰文/孙一丹汤佩兰
 
    8月2日,美国卡内基梅隆大学 Adam Feinberg 领导的研究团队在《科学》(Science)刊发的一项研究中宣布,该团队设计出 FRESH2.0 打印系统,并且通过该技术成功地获得具有收缩能力的左心室。
 
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    据悉,FRESH2.0 打印系统是基于胶原蛋白的成功利用而开发的。胶原蛋白在细胞质基质中起着维持细胞结构、提供粘附、传导信号等作用,是作为 “支架” 的理想材料。
 
    研究者改良了生物材料在水凝胶中的组装机制——利用酸碱度变化驱动生物材料的自组装,与传统的热驱动相比,酸碱度驱动组装解决了传统水凝胶柔软、支持力度不够的问题,允许使用更强浓度的胶原作为墨水从而增强机械性能,更有利于复杂结构的制造。不仅如此,研究者改良了凝胶微粒的生产工艺,减少了凝胶微粒的直径和分散程度,并且将凝胶微粒形状调整成了均匀球状形态,从而将打印的分辨率提升了一个数量级。这两项改进实现了在水凝胶中印刷精准胶原蛋白。
 
    为了证明 FRESH2.0 打印系统的功能,研究者先将印刷物植入小鼠皮下,结果显示其能够生成完整的血管网。该系统又打印出了具有收缩能力的左心室和能够承载生理压力的三尖瓣,这表明胶原结构在人体中的机械完整性。通过灌注,验证了血管网的畅通性。最后打印出新生儿比例的人体心脏胶原模型,由此证明 FRESH2.0 打印大型结构能力。
 
    Adam Feinberg 表示,目前仍有许多挑战需要克服,例如打印所需的数十亿细胞。目前,FRESH2.0 作为打印系统,有能力构建模型,有潜力成为研究器官结构、机械强度和生物学特性的强有力工具。
 
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