3D生物列印器官新突破，模擬肺與肝臟，未來可能實現定製人類器官

現在很多疾病造成器官衰竭，這樣最終需要器官移植來延續生命，過去移植依賴遺體捐獻，但是遠遠不能滿足需求，還會造成免疫反應。現在，器官列印技術有望解決這樣問題。科學家克服了3D列印組織發展的主要障礙，列印可用於替換受損或患病的器官。使用突破性技術，科學家3D列印出類似於肺泡氣囊的結構 - 在肺部進行氣體交換的結構。歡迎大家點擊右邊+按鈕關注我們

一、新技術列印複雜血管結構

在當前的實驗中，生物工程師率先使用食品染料作為光吸收劑，用於稱為新型光圖案化SLATE（用於組織工程的立體光刻設備）技術的過程中，這被用於通過3D生物列印創建具有水凝膠的功能複雜血管結構。以前的生物列印技術因其無法模仿人體中看到的複雜血管網路而受到阻礙。

許多這些網路與主要器官本身的解剖學排列交織在一起，但又不同。例如，肝臟膽管系統中的血管與肝臟組織緊密相互作用，但實際上並不形成肝臟組織的一部分。

然而，在生物化學和物理上，血管必須緊密接近器官才能發揮作用。

二、突破「多血管化的挑戰」

概念驗證模型本周刊登在「 科學」雜誌的封面上，被描述為複雜的血管和空氣通道網路的視覺和功能模擬，這些網路是人肺部肺泡囊解剖結構的特徵。

希望這項新技術能夠讓其他科學家能夠製造出類似複雜的網路，複製空氣、淋巴、血液和其他體液的自然通道，製作複雜的器官。

「這是是第一個以直接和全面的方式應對多血管化挑戰的生物列印技術。「萊斯大學的首席生物工程師萊斯米勒說。

三、SLATE列印技術

SLATE是一種基於開源水凝膠的新型3D生物列印方法，可完美地構建具有所需拓撲結構的複雜單片軟水凝膠。

這一切都始於一種預水凝膠液體，在暴露於藍光下會凝固，所需結構的2D切片依次由來自數字處理器的從下方照射的藍色光束顯示。

這使得水凝膠溶液在極細的層中固化，一次一個，以遵循血管結構的極其複雜的設計，這可在幾分鐘內創建生物相容的水基凝膠模型。

四、使用普通食用染料是一個突破

能夠重複血管結構的突破是向溶液中添加細胞相容的光吸收劑，以常用的吸收藍光的食用染料的形式，這些包括花青素、薑黃素和檸檬黃。

五、列印的「器官」可以模擬肺功能

生物列印的血管組織通過了其承受正常血壓變化和脈動流量的能力的測試，以及通過空氣流入和流出模擬人類呼吸頻率和壓力的模擬呼吸運動。

它還允許紅細胞通過氣囊周圍的血管網路吸收氧氣，類似於肺泡現象。

這項突破性的研究為世界各地移植名單上的數百萬患者帶來了希望，因為我們向患者列印現成的器官邁進了一步。

六、列印的「肝臟」在小鼠體內正常工作

然後研究人員專註於為肝臟創建一個類似的模型。

肝臟非常複雜，有500多種功能，僅次於大腦的工作量的廣度和大小。目前，沒有治療方案或醫療設備可以成功地複製肝功能，因此肝損傷患者必須等待器官可用於移植。

作為當前研究的一部分，研究小組印刷了模擬肝臟血管系統的3D血管組織，然後在單獨的隔室中添加了原代肝細胞，然後將這些治療性植入物轉移到具有慢性肝損傷的小鼠中。

隨後的測試顯示肝細胞通過該過程保持活力並起作用。這也有助於加速肝臟植入物的發展。

其他可能性包括在血管內生物列印更精細的特徵，例如單向雙尖瓣。這些瓣膜確保在沒有單獨的泵的情況下向心臟的單向血流，並且存在於心臟和淋巴管中。

七、未來可能實現人類器官列印與功能

通過這項工作，我們現在可以更好地問：「如果我們能夠列印看起來更像是健康組織的組織，那麼它們在功能上的表現會更像那些組織嗎？ 這是一個重要的問題，因為生物列印組織功能的好壞將影響它作為一種療法的成功程度。「

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