韓國研究人員3D打印功能性氣道芯片

2018年12月24日,，南極熊從外媒獲悉,，來自浦項科技大學（POSTECH）和首爾國立大學（SNU）的韓國研究人員團隊3D打印了一個功能性氣道芯片,。 “芯片”模擬生化反應的模型，這些模型用于研究疾病及其治療效果,。在這種情況下,，呼吸道易患疾病，如哮喘,，慢性肺病和鼻竇炎,。

通過創(chuàng)建含有從豬氣管分離的細胞外基質（dECM）和從人氣管分離的粘膜細胞混合物的生物墨水，研究團隊能夠3D打印具有與上皮細胞連接的血管網絡裝置,。該研究的主要作者Ju Young Park解釋說：“我們通過在一步打印過程中使用dECM生物墨水組裝內皮細胞和成纖維細胞,，再現了一種類似體內的3D血管網絡�,！�

Park說：“我們生產的結構具有與生物氣道上皮細胞相同的生理功能,，因此可用于模擬哮喘等疾病”，他們詳細說明打印的氣道暴露于塵螨時表現出天然的過敏反應,。 “例如,，血管的存在導致我們的氣道模型中過量產生促炎細胞因子。這個過程（也稱為“細胞因子風暴”）發(fā)生在哮喘氣道炎癥和過敏原誘導的生理環(huán)境中的哮喘惡化過程中,。

該研究中使用的六頭3D生物打印機相當先進,。 “其中兩個打印頭連接到一個氣動壓力系統(tǒng)，該系統(tǒng)分配合成聚合物以制造氣道支撐框架,，”Park評論道,。 “其他四個打印頭在三軸電動平臺上運行，我們使用計算機程序控制它們的運動,。”

人體呼吸道非常復雜,，膜層彼此相互作用,。 “為了模仿這種復雜的2D/3D結構和氣道粘膜的細胞組成，我們在3D血管平臺上組裝了一個2D氣道上皮,，”Park解釋道,。 “我們通過3D細胞打印重建了含有內皮細胞、成纖維細胞及dECM生物墨水的自然3D血管網絡,。事實上,，dECM生物墨水為細胞提供了一種體內樣的天然組織生態(tài)位，可誘導組織特異性分化和功能。

盡管涉及復雜程度,，但3D生物打印技術比其他制造芯片上器官的方法更有效,。 “我們的3D細胞打印系統(tǒng)使我們能夠以高通量輕松制作氣道原型，并允許我們將各種類型的細胞直接放置在氣道結構的特定位置,，以模擬細胞如何在自然組織中排列,，”Park說。 “該技術可用于設計多種類型的芯片,，甚至可以用于除氣道以外的打印器官模型,。”

在動物和人體上測試藥物是昂貴的,，耗時的并且通常是不道德的,，因此產生準確模仿人體器官的芯片上器官是推進藥物的必要步驟。 “我們的新模型可用于研究這些相互作用,，并更好地了解它們在人類呼吸系統(tǒng)疾病中的作用,，”Park說。 “因此,，3D細胞打印的氣道芯片可用作動物模型的有力補充,，用于分析病理生理學和測試臨床前階段藥物的效率�,！�

編譯自：3ders