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科学家首次打印出“会呼吸”的肺
http://www.CRNTT.com   2019-05-15 18:09:47


论文获Science封面推荐
  中评社北京5月15日电/相比别的修理工,医生修起人来可是要难上不少。且不说人体的复杂性,单就没有备用“零件”这一点,就足以让人吐血了。

  目前的器官移植别人捐献的器官,受排异反应和供体来源的限制,难以广泛应用。而通过组织工程人造器官,看起来很美好,现实却很骨感,特别是心肝脾肺肾这样的实体器官,光长出相应的细胞还不算完,得有正确的结构才能行使它们的正常功能。

  近日,莱斯大学的Bagrat Grigoryan、Kelly Stevens和Jordan Miller等,通过三维光刻技术,使用生物相容的水凝胶,3D打印了一个包含血管和气道的肺脏模型,在其中实现了血液的氧合;还构建了一小块肝脏,移植到小鼠体内后成功存活。相关研究获得Science封面推荐[1]。

  通过组织工程再生器官,哪里坏了换哪里,可以说是人们在医学上的一个理想,甚至有人幻想通过不断的更换器官,使人体成为一条忒休斯之船,达到永生。而近些年火热的3D打印技术,更是为通过组织工程制造器官打开了一扇大门,像组织工程的耳廓软骨,就已经从小鼠走向临床,用于修复小耳畸形患者的外耳[2]。

  不过外耳软骨毕竟没有什么复杂的结构。此前成功产生下一代的3D打印卵巢,也只是打印了个支架把卵泡放进去,其中供血的血管还是植入后由宿主生成的。这样的技术要想拿来生成实体器官,差的还是不少的。

  实体器官的功能,离不开其中复杂的空间结构,比如心脏的两房两室4个瓣膜、肝脏的肝小叶、脾中的脾索和脾血窦、肺中交织在一起的血管和气道、肾脏的肾单位,乃至血管中定向开启的瓣膜,都是这些器官发挥功能必不可少的结构。

  为了制作出这些复杂的结构,研究人员选择了三维光刻技术,通过光照使光敏树脂局部聚合,打印出特定的结构。相比逐点打印的传统喷墨式3D打印,三维光刻可以同时处理几百万个体素,再辅以柠檬黄遮光,打印的效率和精度都大幅提高了。

  光说不练假把式,研究人员先用三维光刻打印了一小段带瓣膜的血管,小试牛刀一下。

  血流顺着瓣膜单向流动,初步的尝试成功了,来给自己鼓个掌!血流顺着瓣膜单向流动,初步的尝试成功了,来给自己鼓个掌!

  接下来就要挑战一下更高的难度了。肺脏中有血管和气道这两套互相纠缠在一起,又不互通的管道,三维光刻能完成吗?
 


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