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科学家实现用人类细胞3D打印自组装血管系统

2015年12月05日 10:39中国机床商务网点击:4961

  【中国机床商务网 机床上下游】近日,美国LawrenceLivermore国家实验室(LLNL)的研究人员使用3D生物打印技术创建了自组装的血管系统,从而在人体之外更有效地复制了人类生理机能。这一成果将最终导致我们能够更好地再现我们复杂的组织系统,以及更好地了解在疾病条件下如何治愈它们。据天工社了解,这项研究是一项名为iCHIP(基于体外芯片的人类试验平台)的更大项目的一部分,该项目旨在一块小小的微型芯片上复制人体所有复杂的功能——包括重建其中枢和外围神经系统、血脑屏障和心脏等。
  
  如果你想完整地勾勒出人的心血管系统,它将显示为一张由长达数万英里的动脉、毛细血管和静脉组成的错综复杂的网络。虽然它存在我们每一个人的体内,但是单靠我们自己不可能真正掌握心血管系统的复杂性,这就是为什么科学家们想要通过技术重建它,特别是通过3D生物打印技术提供的前所未有的精度。
  
  “这绝对是生物学领域的一个新前沿。”MonicaMoya和ElizabethWheeler说,他们是这个3D生物打印项目的两位负责研究员。“如果我们成功,iCHIP可以被用于测试生物制剂而无需人类受试者。”
 
3D打印的血管  
 
  到目前为止,Livermore的研究人员已经能够使用3D打印生物油墨制造与人体兼容的血管化组织,这些组织包含了自组装血管和毛细血管。从根本上说,这种3D生物打印的组织可以在实际的人类细胞旁边开发,这样它们就能够朝着营养的方向生长、获得人体的反应能力并且自己发展出复杂的血管网络。
  
  “如果采用这种与自然共同设计(co-engineering)的方法,你可以借助生物学来创建更加精细的3D打印组织。”Moya说:“我们正在利用人体的能力实现自主式的生长,你最终将得到某种更加贴近生理机理的东西。形象地说。我们可以把细胞在一个环境,在那里它们知道:”我需要构建血管“。使用这种技术我们可以指导、并精心组织生物。”
  
  他们补充说:3D生物打印技术所提供的精度使他们能比以往任何时候更接近这一目标。“3D生物打印为这种组织芯片(tissue–on-a-chip)平台增加了一个新的维度。”iCHIP项目的首席研究人员Wheeler说:“它使我们能够控制3D构造环境、以及越来越多的血管网络去支持组织的不断生长,这是复制人体复杂性的重要一部分。”
  
  据了解,这项为期三年的3D生物打印血管项目是由LaboratoryDirectedResearchandDevelopment资助的,目前已经是最后一年。Mayer说,在这段时间里,他们已经能够创建出一个经过组织的血管网络(不过她称远没有上面描述的网络复杂)。但是,他们下一步将创建类似于我们身体内部存在的那种实际的定向层次结构。幸运的是,Mayer和其他研究人员将很快转移到一个新的3D生物打印实验室,在那里他们将使用更先进的3D打印设备打印具有更高分辨率的更大生物结构。
  
  尽管这项技术目前仍然远达不到3D打印人体器官的程度,但是其3D打印的组织已经可以用于几个很重要的应用,包括毒理学研究、医疗测试和为基础科学研究提供试验台等。“它将改变我们做生物学的方式。”Mayer说:“这项技术将生物学从传统的培养皿一举推到了一种带功能性血管的3D生理性相关组织。”
(来源:天工社)

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