骨骼、心臟、類腦組織 還有什么3D打印不能打印的?
日前,美國(guó)趣味科學(xué)網(wǎng)站報(bào)道稱,英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院和倫敦國(guó)王學(xué)院的研究人員首次打印出了像人腦一樣柔軟的類腦組織。這些組織可以與腦和肺這樣柔軟的人體組織相匹配。
在這一研究項(xiàng)目中,研究人員使用一種新型復(fù)合水凝膠(包含水溶性合成聚乙烯醇以及植物凝膠兩種成分),打印出三維支架,然后用膠原蛋白包裹打印出結(jié)構(gòu),并用人類細(xì)胞進(jìn)行填充,由此得到類腦軟組織。
近年來(lái),3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域不斷取得突破。2014年,軟骨組織被“打印”出來(lái);2015年,供醫(yī)學(xué)研究使用的腎臟組織被成功“打印”出來(lái);2016年,3D打印出來(lái)的生物體組織被成功移植到生物體內(nèi);2017年,一顆3D打印心臟像真正的心臟一樣,跳動(dòng)了30分鐘。
根據(jù)上述網(wǎng)站報(bào)道,上述3D打印出的類腦組織結(jié)構(gòu)可以作為“支架”,幫助受損的人體器官組織進(jìn)行修復(fù)。研究人員稱,通過(guò)在細(xì)胞間植入多孔支架,受損的人體組織將更容易進(jìn)行自愈。由于不需要使用傳統(tǒng)的移植方式來(lái)進(jìn)行組織修復(fù),排異現(xiàn)象將不在成為問(wèn)題。
“此前3D打印出來(lái)的生物結(jié)構(gòu),大多是骨骼,或者是像肝臟、腎臟這樣比較硬的器官,打印腦和肺這樣柔軟的組織要更加困難。”新研究主要作者、倫敦帝國(guó)理工學(xué)院機(jī)械工程系的研究員Zhenchu Tan表示。
由于3D打印物體需要從底部開始逐層建造,在打印柔軟組織的過(guò)程中容易產(chǎn)生底層崩塌問(wèn)題。為解決這一問(wèn)題,研究人員在打印過(guò)程中對(duì)組織進(jìn)行了降溫處理。Zhenchu Tan說(shuō):“我們使用的是低溫打印過(guò)程,被凍住的下層結(jié)構(gòu)將擁有足夠的支撐力。打印完成后,可以讓物體慢慢解凍,并保持形狀。”
但這項(xiàng)技術(shù)仍然存在局限性。現(xiàn)階段,研究者還只能制造出小塊的類腦組織樣本。帝國(guó)理工學(xué)院生物工程專業(yè)的研究助理Antonio Elia Forte表示,想要用標(biāo)準(zhǔn)的商業(yè)化3D打印機(jī)打出一個(gè)功能健全的腦組織,研究人員可能還需花費(fèi)幾十年的時(shí)間。目前,這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)能滿足研究室的需求,研究人員可以用它來(lái)研究特定損傷狀況下的腦組織和肺組織的變化。
“我們的目標(biāo)是用這項(xiàng)技術(shù)打印出一個(gè)完整的器官。”Zhenchu Tan表示。
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