加州大學工程師用天然材料3D打印離體生長的的組織

據(jù)南極熊了解，加州大學圣地亞哥分校的生物工程師開發(fā)了一種易于使用的3D生物打印技術(shù),，用天然材料制作逼真的器官組織模型,。作為概念驗證,，加州大學圣地亞哥分校的3D打印血管網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)⑷橄侔┠[瘤保持在體外,，并且是血管化人體腸道的模型。

（L-R）：生物工程研究生Michael Hu和本科生Xin Yi（Linda）Lei使用他們團隊的新3D生物打印技術(shù)構(gòu)建血管化腸道模型,。

研究人員表示,，目標不是制造可以植入體內(nèi)的人造器官，而是制造易于生長的人體器官模型,，可以在體外研究或用于藥物篩選,。

“我們希望讓日常科學家更容易 - 他們可能沒有其他3D打印技術(shù)所需的專業(yè)化 - 制作他們正在研究的任何人體組織的3D模型,，”第一作者,，生物工程博士生Michael Hu說。他是加州大學圣地亞哥分校雅各布工程學院的學生,。 “模型將比標準的2D或3D細胞培養(yǎng)更先進,，并且在測試新藥時與人類更相關(guān)，目前在動物模型上進行,�,！�

為了建立一個活的血管網(wǎng)絡(luò)，研究人員首先使用Autodesk數(shù)字化設(shè)計一個支架,。研究人員使用商用3D打印機，用稱為聚乙烯醇的水溶性材料打印腳手架,。然后,，他們將厚厚的涂層 - 由天然材料制成 - 倒在支架上，讓它固化,，然后將支架材料沖洗到內(nèi)部以形成中空血管通道,。接下來，他們用內(nèi)皮細胞覆蓋通道內(nèi)部,，內(nèi)皮細胞是排列在血管內(nèi)部的細胞,。最后一步是使細胞培養(yǎng)基流過血管以保持細胞存活和生長。

血管由體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的天然物質(zhì)制成,，如纖維蛋白原（一種在血凝塊中發(fā)現(xiàn)的化合物）和基質(zhì),，一種可商購的實際哺乳動物細胞外基質(zhì)形式。

然而,，發(fā)現(xiàn)合適的材料是最大的挑戰(zhàn)之一,，該研究的共同作者、生物工程本科生辛毅（琳達）雷表示,。 “我們想要使用天然材料而不是合成材料,，因此我們可以盡可能地制作與身體內(nèi)部物品盡可能接近的材料,。他們還需要能夠使用我們的3D打印方法�,！�

Ami Dailamy是馬里實驗室的生物工程研究生,，他設(shè)計了一個3D打印支架。

在一組實驗中,，研究人員使用打印的血管來保持乳腺癌腫瘤組織在體外存活,。 “我們的希望是，可以運用我們的系統(tǒng)制作可用于測試體外抗癌藥物的腫瘤模型,，”胡說,。他們從小鼠中提取腫瘤碎片，然后將一些碎片嵌入打印的血管網(wǎng)絡(luò)中,。其他部分保存在標準3D細胞培養(yǎng)物中,。三周后，封裝在血管印跡中的腫瘤組織保持活著,。與此同時,，那些處于標準3D細胞培養(yǎng)中的細胞大部分已經(jīng)死亡。

在另一組實驗中,，研究人員創(chuàng)建了血管化腸道模型,。該結(jié)構(gòu)由兩個通道組成。一個是直腸管,，內(nèi)襯腸上皮細胞以模仿腸道,；另一個是血管通道（內(nèi)襯細胞），在腸道周圍盤旋,。目的是重建一個被血管網(wǎng)絡(luò)包圍的腸道,。然后給每個通道提供針對其細胞優(yōu)化的培養(yǎng)基。在兩周內(nèi),，這些頻道開始呈現(xiàn)更逼真的形態(tài),。例如，腸道已經(jīng)開始發(fā)芽絨毛,，絨毛是腸壁內(nèi)側(cè)的微小指狀突起,。

“通過這種策略，我們可以開始在離體環(huán)境中制造復雜,、長壽的系統(tǒng),。未來，這可能取代動物用于制造這些系統(tǒng),，這就是正在做的事情,，”馬里說。

“這是一個概念證明,，表明我們可以將不同類型的細胞組織在一起,，如果我們想要在體內(nèi)模擬多器官相互作用,，這很重要。在一個打印品中,，我們可以創(chuàng)建兩個不同的局部環(huán)境,，每個環(huán)境保持不同活著的細胞類型，并放在一起足夠接近,，以便它們可以相互作用,，“胡說。

該研究最近發(fā)表在Advanced Healthcare Materials上,，未來的工作將集中在優(yōu)化打印血管和開發(fā)更接近模仿體內(nèi)血管化腫瘤模型,。

來源：3D打印智造網(wǎng)