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Science:胶原蛋白做“墨水” 3D生物打印出会跳动的心

作者:admin 发布时间:2019-08-09 20:22:27 浏览次数:290
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来历:生物探究

虽然当下3D打印生物器官现已取得了里程碑式效果,但在用活细胞和软生物资料打印方面仍有困难。其间一个要害的妨碍便是,缺少打印过程中支撑柔柔和动态的生物资料Science:胶原蛋白做“墨水” 3D生物打印出会跳动的心,以完成重建杂乱的3D结构和功用所需的分辨率和保真度。

现在,美国卡耐基梅隆大学(CMU)的研讨人员找到了解决方案。他们开发了一种叫做FScience:胶原蛋白做“墨水” 3D生物打印出会跳动的心reeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels(FRESH)技能,以胶原蛋白为生物墨水,3D生物打印了人类心脏的功用性部件(血管、瓣膜和心室搏动),并完成了史无前例的分辨率和保真度。相关研讨结果宣布在《Science》杂志上。

DOI: 10.1126/science.aav9051

3D打印会跳动的心

Science:胶原蛋白做“墨水” 3D生物打印出会跳动的心
Science:胶原蛋白做“墨水” 3D生物打印出会跳动的心

人体的每一个器官,都是由一种叫做细胞外基质(extracellular matrix,ECM)的生物支架,将各种特别的细胞组成在一起的。ECM蛋白网络供给了细胞履行正常功用所需的结构和生化信号。但是,到现在为止,还不或许运用传统的生物制作办法重建这种杂乱的ECM结构。

Adam Feinberg教授 图片来历:CMU

卡耐基梅隆大学的资料工程与生物医学专业(BME)教授Adam Feinberg说道,“咱们研讨标明,能够将心脏细胞和胶原蛋白打印成心脏要害部件,比方心脏瓣膜或小的跳动心室。”

“胶原蛋白是一种十分抱负的3D生物打印资料,由于它简直存在于人体的每一个安排,”论文的榜首作者、BME博士的Andrew Hudson解释道,“但是,开始天然的胶原蛋白使用于3D生物打印也有困难,由于它是液态的,在空气中打印就只会得到一滩水。咱们经过pH值的快速改变克服了这些妨碍,使胶原蛋白在准确操控下凝结。”

在最新的研讨中,Feinberg实验室开发的FRESH 3D生物打印办法答应胶原蛋白在支撑凝Science:胶原蛋白做“墨水” 3D生物打印出会跳动的心胶中逐层堆积,使胶原蛋白有时机在从支撑凝胶中取出之前固化。运用FRESH技能,打印完成后,经过将凝胶从室温加热至体温,即可将支撑凝胶消融。这样,研讨人员就能够在不损坏胶原蛋白或细胞打印结构的前提下移除支撑凝胶。

卡内基梅隆大学的研讨人员开宣布一种3D生物打印胶原蛋白技能,能够制作人体心脏的全功用成分。图片来历:CMU

开源渠道,免费共享

FRESH这种办法关于3D生物打印范畴来说是十分令人兴奋的,由于它答应胶原支架打印大尺度的人体器官。并且它不限于胶原蛋白,纤维蛋白、藻酸盐、透明质酸等多种软性生物资料均可作为生物墨水。经过FRESH技能进行3D生物打印,为安排工程供给了一个强壮且适应性强的渠道。更重要的是,研讨人员还做了开源规划,这样任何人都能够构建并取得低成本、高性能的3D生物打印机登乘绳梯。

Feinberg表明,近期会进行例如因心脏病或肝脏受损而损失功用的心脏修补作业。展望未来,从创伤修正到器官生物工程,FRESH在再生医学的许多方面都会有所使用。现在依然存在的应战是打印大型安排需求数十亿的细胞,怎么完成制作规划以及遵从监管程序,以便能在动物和人类中进行测验。

虽然负重致远,但咱们间隔完成3D生物打印全尺度人类心脏的愿望又近了一步。

参考资料:

[1]3D printing the human heart

[2]RESEARCHERS 3D PRINT FUNCTIONAL COMPONENTS OF HUMAN HEART

[3]Scientists 3D-print collagen heart parts

[4]CARNEGIE MELLON ADVANCES FRESH 3D BIOPRINTING TO REBUILD THE HEART

[5]3-D printing the human heart

[6]FRESH 3D Printing Used to Rebuild Functional Components of Human Heart

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