國(guó)科研人員：用膠原蛋白成功3D打印出可正常工作的心臟組織

國(guó)科研人員：用膠原蛋白成功3D打印出可正常工作的心臟組織

膠原蛋白存在于人體的所有組織中，是一種非常理想的3D打印生物材料。但它一開(kāi)始是液態(tài)的，在嘗試3D打印的過(guò)程中，會(huì)變成類似果凍的膠質(zhì)。

據(jù)美國(guó)《每日科學(xué)》網(wǎng)站近日?qǐng)?bào)道，美國(guó)研究人員在《科學(xué)》雜志上撰文稱，他們使用“懸浮水凝膠自由形式可逆嵌入”（FRESH）技術(shù)，用膠原蛋白成功3D打印出可正常工作的心臟“零件”，這項(xiàng)突破性技術(shù)向3D打印全尺寸成人心臟邁近了一步。
包括心臟在內(nèi)的所有人體器官，都構(gòu)建在名為細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）的生物支架上，過(guò)去科學(xué)家們嘗試打印ECM，但一直受到組織還原度和精細(xì)度低下的制約。
膠原蛋白存在于人體的所有組織中，是一種非常理想的3D打印生物材料。但它一開(kāi)始是液態(tài)的，在嘗試3D打印的過(guò)程中，會(huì)變成類似果凍的膠質(zhì)。
研究人員開(kāi)發(fā)了FRESH技術(shù)來(lái)防止其變形。FRESH可以讓膠原蛋白在凝膠支撐槽中逐層疊加，然后通過(guò)從室溫到體溫的加熱，把支撐槽融化，從而得到一個(gè)完好的結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)的精細(xì)度可達(dá)20微米，可嵌入活體細(xì)胞和毛細(xì)血管。借助這一方法，可設(shè)計(jì)打印從毛細(xì)血管到整個(gè)器官的各種尺度的人類心臟組件。
該研究發(fā)現(xiàn)FRESH 3D生物打印的心臟準(zhǔn)確地再現(xiàn)了由微型計(jì)算機(jī)斷層掃描確定的患者特異性解剖結(jié)構(gòu)。打印的人心肌細(xì)胞的心室顯示同步收縮，定向動(dòng)作電位傳播，以及在收縮峰值期間壁增厚達(dá)14％。
研究人員還表示，新技術(shù)制造出來(lái)的結(jié)構(gòu)可以“大大提高細(xì)胞活力”，并促進(jìn)新血管的生成。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，這項(xiàng)技術(shù)將來(lái)有可能被用于打印心臟或其他器官——全球有數(shù)百萬(wàn)人需要進(jìn)行心臟移植。
當(dāng)然，實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)還面臨諸多挑戰(zhàn)，包括：生成生物打印大型組織所需的數(shù)十億個(gè)細(xì)胞；遵守監(jiān)管程序，以便在動(dòng)物以及終在人身上進(jìn)行試驗(yàn)。