據(jù)外媒New Atlas報道，在未來可能會導(dǎo)致人造移植器官和復(fù)雜的再生療法的一個舉措中，由生物工程師Ali Khademhosseini領(lǐng)導(dǎo)的加州大學(xué)洛杉磯分校的一個團(tuán)隊開發(fā)了一種使用多種材料打印復(fù)雜生物組織的新技術(shù)。該團(tuán)隊使用經(jīng)過特殊改造的3D打印機(jī)，有望在將來按需創(chuàng)建治療性生物材料。
器官移植和其他高級組織治療面臨著看似無法逾越的瓶頸。只有有限數(shù)量的器官供體或其他生物材料來源，并且即使在最好的情況下，器官和組織也不會完全與受體相容，并且可能不適合用于目的。理想情況下，生物工程師想要完全繞過常規(guī)來源并在實驗室中培養(yǎng)器官和組織。這不僅可以為醫(yī)療界提供無限量的健康無菌材料，還可以讓醫(yī)生和外科醫(yī)生根據(jù)他們的要求制作生物材料。
麻煩的是，活組織與許多不同類型的細(xì)胞、血管、神經(jīng)和機(jī)械結(jié)構(gòu)作用后非常復(fù)雜。嘗試在培養(yǎng)皿中培養(yǎng)一顆心臟，將一些心肌細(xì)胞與營養(yǎng)物質(zhì)混合在一起，你將得到的是很快會停止分裂的細(xì)胞。
另一種方法是用聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA）和明膠-甲基丙烯酰(GelMA)等生物相容材料建立一個支架。這種模仿活體組織結(jié)構(gòu)的支架就像嬰兒體內(nèi)的軟骨一樣。剛出生時，嬰兒的骨骼中的大部分都是軟骨，但隨著它的生長和成熟，骨骼組織將被替代。在人造組織中，引入干細(xì)胞，其生長到支架中并替換它。
一種用于創(chuàng)建這些支架的技術(shù)被稱為自動立體平版打印法。這是一個基于光的過程，其中與3D打印機(jī)一起放置與干細(xì)胞混合的水凝膠，當(dāng)光束引起分子鍵形成時，使凝膠硬化。
由Khademhosseini設(shè)計的生物打印機(jī)基于這種技術(shù)，但它也包含了一個關(guān)于微芯片大小和形狀的定制微流控芯片。這具有多個入口，因此它一次可以使用多種細(xì)胞注入材料進(jìn)行打印。加州大學(xué)洛杉磯分校研究人員表示，在操作過程中，自動反光鏡為被打印物體的每一層創(chuàng)建一個圖案，同時光線能夠凝固凝膠。目前，打印機(jī)使用四種“生物墨水”，但這個數(shù)量可以擴(kuò)大。
到目前為止，打印機(jī)已被用于創(chuàng)建簡單的形狀、肌肉組織和肌肉骨骼結(jié)締組織的3D模擬，以及帶有血管的假腫瘤。此外，這些結(jié)構(gòu)已被植入大鼠而沒有出現(xiàn)排異反應(yīng)。
Khademhosseini表示：“組織結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，因此為了設(shè)計出功能正常的人工版本，我們必須重新創(chuàng)建它們的復(fù)雜性。我們提供了一種新方法，通過構(gòu)建由不同材料制成的復(fù)雜生物相容性結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)！
該研究由美國海軍研究辦公室和美國國家衛(wèi)生研究院資助，發(fā)表在《Advanced Materials》雜志上。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201800242
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