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人造器官再现奇迹,科学家打印出会跳动的心

原标题:人造器官再现事业,科学家打印出会跳动的心

来源丨学术经纬(ID:Global_Academia)

作者丨ROGERS

在上周最新一期《科学》上,生物工程学家们再次冲破生物原料的技巧障碍,带来一项“冲动人心”的新成果。

生物打印技巧模仿肺组织和复制人类心脏构造,让复杂的“人造器官”正在变成实际 | 参考材料[2]

胶原蛋白是一种十分幻想的生物原料。因为这类蛋白质本身就是人体重要的构造蛋白,是细胞外基质的重要成分。它们有足够的机械强度,为细胞和组织成分供给构造空间。Andrew Hudson博士是这项研究的合营一作,用他的话说,“人体几乎每个组织都由胶原蛋白构成”。

尽管如斯,要用天然的胶原蛋白做3D打印的生物墨水,还有难题须要解决。“它是液态的,假如你想在空气中把它打印出来,那么你只会在制造平台上获得一滩水。”Hudson博士解释。

研究人员还设计了一个应用两种生物墨水打印的左心室模型,由胶原蛋白打印出内壁和外壁,中心是人类胚胎干细胞来源的心肌细胞。正如他们的预期,在打印并培养4周后,这一3D人造组织不仅保持了完全的构造,并且产生了人类心脏应有的自发搏动功能

该研究的负责人Adam Feinberg传授 | 卡耐基梅隆大年夜学

若何让胶原蛋白保持完全的组织外形,还要达到高分辨率和高保真度?为此,Adam Feinberg传授领衔的研究团队开辟了一种新技巧,他们将其定名为“新鲜”(FRESH),全称是“悬浮水凝胶的自由可逆式嵌入”(Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels)技巧。

美国卡耐基梅隆大年夜学(Carnegie Mellon University)的科学家们开辟出一种立异的3D生物打印技巧,以胶原蛋白为材料,制造出具有更高分辨率、图案可以更复杂的人体器官组织支架。

这种3D打印技巧以明胶作为支撑床,特定浓度的胶原蛋白从灵活的打印喷嘴中挤出后,可以在支撑胶中逐层沉积和凝固。比及打印完成,研究人员把温度从室温调剂到体温,就可以让支撑用的明胶熔化,同时让打印出来的胶原蛋白构造、嵌入胶原蛋白中的细胞保持无缺。

应用FRESH技巧,他们用细胞和胶原蛋白成功打印出不合尺寸的心脏零件:小到毛细血管,大年夜到与新生儿心脏相当的人类心脏模型,包含血管体系、腔室之间的瓣膜等构造。并且,分辨率最高达到20微米,大年夜大年夜跨越原有技巧100~500微米的分辨率。

研究人员展示用胶原蛋白打印出来的人工心脏瓣膜,瓣膜可以打开和封闭 | 视频来源:参考材料[1]

用胶原蛋白和细胞两种生物墨水打印出人工心室 | 参考材料[1]自发搏动的人工心室 | 视频来源:参考材料[1]

Feinberg传授总结说:“我们的研究成果注解,我们能用细胞和胶原蛋白打印出心脏的零件,把它们做成真正具有功能的部件,比如心脏瓣膜或跳动的心室。”

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