3D打印肺組織用于深入研究有毒化學蒸氣對人類健康的潛在影響

2025年2月10日,，南極熊獲悉，美國國土安全部（DHS）科學技術(shù)局（S&T）與化學安全分析中心（CSAC）及維克森林再生醫(yī)學研究所（WFIRM）合作,，正在致力于將人體肺細胞和組織3D打印至微芯片上,，以便進行高級有毒化學品危害分析。

△研究人員采用3D打印技術(shù)用于深入研究化學氣體對人體的傷害

3D打印肺組織微芯片用于化學危害研究

氨和氯等化學物質(zhì)極為危險,，尤其是對港口和工廠工人而言,。這些化學物質(zhì)依然是美國運輸量最大的化學品之一，因此意外泄漏或惡意使用構(gòu)成重大威脅,。在應(yīng)對事故時,，急救人員可能面臨巨大風險，接觸這些化學物質(zhì)可能帶來即時或長期的健康風險,。S&T的目標是通過理解并減輕這些危害,，保護公眾安全,。通過國家威脅、危害和風險概率分析（PANTHR）計劃中的化學威脅表征（CTC）項目,，器官芯片（OOAC）研究能夠精確地研究有毒物質(zhì)對人體肺組織的影響,。

CTC項目經(jīng)理Theresa Pennington表示：“我們與維克森林研究所的合作對器官芯片研究至關(guān)重要,。通過我們的OOAC計劃,，我們3D打印肺器官組織等效物（OTE）到微芯片上，并將它們暴露于有毒蒸汽中,。我們選擇這種方法是因為OTE比任何其它方法更精確地模擬了人體肺組織對氣態(tài)化學劑的反應(yīng),。”

WFIRM項目聯(lián)合負責人Sean Murphy博士補充道：“整個微芯片尺寸僅1×2英寸,，甚至更小,。OTE位于可滲透膜內(nèi)，類似于真實的肺,，內(nèi)含微小管道,，空氣通過這些管道流動。這些管道直徑約為60微米,，與人類頭發(fā)的厚度相近,。含有有毒化學蒸汽的空氣被泵入管道，模擬吸入煙霧,。此時,，毒素與管內(nèi)細胞發(fā)生相互作用�,！�

△3D打印肺組織用于化學危害研究

3D打印器官芯片技術(shù)在化學危害研究中的應(yīng)用與前景

通過將OTE暴露于特定濃度的有毒物質(zhì),，研究人員能夠研究獨特的損傷特征。準確識別物質(zhì)和暴露水平對于及時提供醫(yī)療干預和保護社區(qū)免受大規(guī)模健康危機至關(guān)重要,。Pennington說補充道：“這項研究可能是唯一一種方式,，能夠確定個體是否暴露于有毒物質(zhì)，并了解這種暴露可能帶來的短期和長期健康影響,。希望它還能為醫(yī)療人員提供決策支持,，以便為患者制定最佳治療方案�,！�

CSAC高級研究員Rabih Jabbour總結(jié)道：“我們期望這項關(guān)于人類接觸毒素后反應(yīng)的研究將有助于未來設(shè)計和開發(fā)有效的醫(yī)療對策,，以減輕甚至可能逆轉(zhuǎn)這些毒素和其它毒素的影響，從而挽救生命,�,！�

總的來說，這項創(chuàng)新研究標志著3D打印技術(shù)在生物醫(yī)學領(lǐng)域的又一重要應(yīng)用,，展示了它在提高公共安全和健康保護方面的巨大潛力,。隨著技術(shù)的不斷進步，預計未來將有更多類似的3D打印應(yīng)用出現(xiàn)，以應(yīng)對各種環(huán)境和健康挑戰(zhàn),。