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开天辟地!科学家首次打印出“会呼吸”的肺

科普小知识2022-04-11 16:23:31
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与其他修理工相比,医生修理人要困难得多。除了人体的复杂性之外,没有备用“零件”这一事实本身就足以让人吐血。

目前,他人捐赠器官的器官移植受排斥反应和供体来源的限制,难以广泛应用。但是通过组织工程人造器官,它们看起来很漂亮,但实际上非常瘦骨嶙峋。特别是对于心脏、肝脏、脾脏、肺和肾脏等实体器官,仅培养相应的细胞是不够的。只有有了正确的结构,它们才能发挥正常的功能。

最近,美国莱斯大学的巴格拉特·格里戈良、凯里·史蒂文斯和乔丹·米勒利用生物相容性水凝胶,通过三维光刻技术,以3D形式印刷了包含血管和气道的肺模型,其中实现了血液的氧合。还构建了一小块肝脏,并成功移植到小鼠体内。科学杂志推荐了相关的研究

通过组织工程再生器官可以说是医学上的一个理想。有些人甚至幻想把人体变成忒修斯的船,通过不断更换器官来获得永生。近年来,热门的3D打印技术甚至打开了通过组织工程制造器官的大门,例如组织工程的耳软骨,其已经从小鼠转移到临床用于修复患有小耳畸形的患者的外耳。

为了制造这些复杂的结构,研究人员选择了三维光刻技术来局部聚合光敏树脂,并通过光照打印出特定的结构。与传统的逐点打印的喷墨3D打印相比,3D光刻可以同时处理数百万个体素,辅以柠檬黄阴影,打印效率和精度大大提高。

除了肺,研究人员还试图制作一小块肝脏。白蛋白促进剂在水凝胶包被的肝细胞中的活性是单细胞的60倍。与此同时,由于总颗粒尺寸超过了组织工程三维光刻仪器的体素尺寸,研究人员还构建了一种更高水平的载体,将这些水凝胶包被的肝细胞附着到天然纤维蛋白上,在它们之间留下一个间隙作为血管。

后来,研究人员将人脐静脉内皮细胞植入该空间,然后将这一小块“肝脏”植入慢性肝损伤小鼠体内。14天后,在植入的“肝脏”中仍然可以检测到活性白蛋白启动子,肝脏中的肝细胞可以成功存活!

该论文的合著者史蒂文斯教授说:“组织工程在这个领域奋斗了一代人。有了这项研究,我们现在可以更好地问,“如果我们能打印出看起来甚至呼吸起来更像我们健康组织的组织,它们的功能会更像那些组织吗?”这是一个重要的问题,因为组织功能的质量将影响其作为治疗方法的成功。"