3D打印功能性氣管芯片

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在3D芯片上打印了一個功能性氣道芯片,。 芯片用來模擬生化反應的模擬模型;這些模型用于研究呼吸道易患呼吸道疾病,，如哮喘，慢性肺病和鼻竇炎等疾病及其治療效果,。

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的混合物的生物墨水,，研究團隊能夠3D打印具有與上皮細胞連接的血管網絡的裝置。該研究的主要作者Ju Young Park解釋說：“我們通過在一步印刷過程中使用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,。”

“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,，”Park說，他們詳細說明印刷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,，該系統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細胞印刷重建了含有內皮細胞和成纖維細胞的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印刷器官模型,�,！�

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疾病中的作用,，”Park說,。 “因此，3D細胞印刷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,。”

來源：微流控