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哈佛大学研究人员开发出生物3D打印复杂血管网络的方法

文章来源:网络人气:89发表时间:2018-09-01 09:08:18

  近日,加州大学洛杉矶分校专业从事组织工程和生物打印的生物工程教授AliKhademhosseini和他的团队开发了一种新的创新技术,用于生物打印模拟复杂血管网和管道的管状结构。这项突破性的研究最近发表在“先进材料”杂志上,可以用于植入或药物测试的组织生物打印。

  该项目得到了美国国立卫生研究院的支持,正在与哈佛大学和布莱根妇女医院的研究人员合作开展。接下来是Khademhosseini之前的生物打印工作,他开发了一种定制的多材料生物打印机,用于生产复杂的人造组织。

  虽然在生物医学领域中有许多努力将血管整合到生物打印的组织中,但是并没有多少人成功地匹配天然血管网络的复杂性和可变性。据报道,联合研究小组提出的最新方法比以往任何时候都更接近于模仿复杂的血管网络。

哈佛大学研究人员开发出生物3D打印复杂血管网络的方法

  “身体中的血管不均匀,”该研究的资深研究人员,BWH医学系的生物工程师Yu Shrike Zhang博士解释道。“这种生物打印方法可以生成复杂的管状结构,模仿人体系统中的结构,比以前的技术具有更高的保真度。”

  该过程包括从人体细胞和水凝胶材料制成的专门生物链。由亲水聚合物组成的水凝胶经过优化,以促使人体细胞在整个油墨中增殖。接下来,将生物粉末的盒子装入生物打印机中,该生物打印机配备有喷嘴,该喷嘴被定制用于连续打印具有多达三层的管状结构。

  至关重要的是,使用新方法打印的管状结构是可灌注的,这意味着流体和营养物可以有效地通过它们传输以在整个组织中携带。当然,血管在将营养物质带入整个有机组织并使其茁壮成长方面发挥着关键作用。在人造组织中,需要相同的功能。

  “这种可调和可灌注的周向多层组织的制造代表了创造人体穹窿组织的基本步骤,”该研究的摘要中写道。

  在他们的研究中,研究人员成功地打印了人造血管和尿路上皮组织。对于后者,他们使用人尿路上皮和膀胱平滑肌细胞的组合,而对于血管组织,他们将人内皮细胞和平滑肌细胞与水凝胶混合。

  随着研究人员进一步建立生物打印组织和血管结构的方法,最终目标是制造复杂的人工组织,这些组织是患者特异性的(换句话说,是从细胞中产生的)。

  “3D打印允许你制作与患者所具有的缺陷形状实际上相同的组织,”加州大学洛杉矶分校工程主席Levi James Knight Jr.解释说,Khademhosseini解释说。“如果我们可以制造组织,我们不仅可以将它们移植到人体中并修复它们的疾病,而且我们还可以利用身体外的组织来测试患者和患者组织上的药物,看看药物将是有用与否。“

  然而,挑战仍然存在。例如,团队必须确保生物打印的组织是可植入的,并且在体内长时间保持活力。尽管如此,研究人员仍然相信这一挑战和其他挑战将在不久的将来得到解决。

  “我们目前正在进一步优化参数和生物材料,我们的目标是创造具有足够机械稳定性的管状结构,以维持身体。”

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