3D生物打印技術突破帶來原尺寸功能性心臟部件打印潛力

據外媒報道，雖然還處在早期研發階段但人體組織生物打印技術確實打開了一些令人興奮的可能性，其中包括3D打印整個人體器官的潛力。現在，伴隨著卡內基梅隆大學研究人員報告的一項突破性進展，人們離這一科學目標更近了。



3D生物打印技術突破帶來原尺寸功能性心臟部件打印潛力



據悉， 新的突破使得打印出完整心臟組件成為可能，并且在某些情況下，其功能還能達到跟真實心臟類似的效果。

據了解，構成人體各種器官的特殊細胞由一種叫做細胞外基質(ECM)的物質粘合而成。這是一個由蛋白質組成的網絡，它不僅能把所有的東西連接在一起而且還能提供器官正常健康功能所需的生化信號。雖然膠原蛋白是一種在這種結構完整性中起關鍵作用的蛋白質，但在生物打印上則需要面對一些獨特、顯著的挑戰。

論文第一作者之一Andrew Hudson解釋稱，由于膠原帶白幾乎構成了人體身體的每個組織，所以它是一種非常理想的3D打印生物材料，然而3D打印之所以如此困難則是因為它一開始是液態的，這也就意味著當準備打印的時候其會在構建平臺上形成一個水坑，為此，研究人員他們開發出了一種能夠防止其變形的技術。

Hudson提到的技術主要集中在一種特別開發的水凝膠上，通過這種水凝膠研究人員可以獲得一個臨時支撐結構。這種水凝膠可以讓膠原蛋白一層一層地沉積然后再形成一個堅實的結構。之后研究人員只需將支撐凝膠加熱到室溫就可以將打印出來的膠原蛋白結構去除掉。



3D生物打印技術突破帶來原尺寸功能性心臟部件打印潛力



通過這種技術研究團隊在人類尺度上構建了一系列概念驗證的心臟成分，而不僅僅只是基于膠原蛋白。另外，他們還使用心臟成像數據重建了血管、打開和關閉的心臟瓣膜以及收縮的心室。

不過這些心臟部件跟完整的、功能齊全的3D打印心臟之間仍存在巨大的差距，但由于3D打印心臟可以幫助解決全球器官嚴重短缺的問題，所以這項研究仍代表了另一個希望。實際上，研究人員正在通過一家名為Fluidform的附屬公司致力于這項技術的商業化工作。

相關研究報告已發表在《科學》上。