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3D打印出会呼吸的肺

时间:2019-05-04 16:40来源:康讯易媒 作者:上善若水
近日,《科学》杂志刊登了一篇具有里程碑意义的重磅论文。由美国莱斯大学(Rice University)与华盛顿大学(University of Washington)主导的一项研究克服了“3D打印器官”的一大障碍,有望为器官移植格局带来革命性的变化。凭借其重要性,该研究也荣登本期
        近日,《科学》杂志刊登了一篇具有里程碑意义的重磅论文。由美国莱斯大学(Rice University)与华盛顿大学(University of Washington)主导的一项研究克服了“3D打印器官”的一大障碍,有望为器官移植格局带来革命性的变化。凭借其重要性,该研究也荣登本期《科学》杂志封面。

       日常生活中使用的普通打印机可以打印电脑设计的平面物品,而所谓的3D打印机与普通打印机工作原理基本相同,只是打印材料有些不同,普通打印机的打印材料是墨水和纸张,而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”,是实实在在的原材料,打印机与电脑连接后,通过电脑控制可以把“打印材料”一层层叠加起来,最终把计算机上的蓝图变成实物。通俗地说,3D打印机是可以“打印”出真实的3D物体的一种设备,比如打印一个机器人、打印玩具车,打印各种模型,甚至是食物等等。

        简单了解完3D打印的基本运行原理,或许你仅仅会惊叹于它神奇和强大的创造力,并不觉得这是一项多么了不起的技术,但是当我告诉你美国莱斯大学与华盛顿大学的研究团队带来一项具有里程碑意义的发明:一个由水凝胶3D打印而成的肺模型,它具有完整的血管结构,能够像肺部一样朝周围的血管输送氧气,完成“呼吸”过程。

        为了解决这一问题,这支团队使用了一种全新的3D打印技术。首先,按照电脑设计,他们会将一个三维的复杂结构分解为多层二维打印的蓝图;其次,他们使用一种液体的水凝胶溶液按蓝图进行打印,并通过特殊的蓝光将其逐层固化。这样一层一层堆积起来,就有了一个三维的凝胶结构。研究人员们称,这些打印出的结构性质柔软,生物可兼容,且内部有着精细的结构(分辨率达10-50微米)。更关键的是,在短短几分钟内,我们就可以完成打印。

       在打印的肝脏组织中,研究人员们植入了原代肝细胞,并将它们放入了带有慢性肝损伤的小鼠体内。研究表明,这些肝细胞也能在体内生存,表明打造的血管能有效为这些细胞输送养分。

       “由于现有的瓶颈,组织工程在我们这一代人里进展甚微,”本研究的另一名通讯作者Kelly Stevens教授说道:“这项工作能让我们更好地了解,如果打印的组织能像健康组织一样‘呼吸’,它们在功能上是否也会更接近健康组织。这是一个重要的问题。生物打印的组织能多有效,直接影响了它能否成功成为一种疗法。”

      《科学》杂志的专文介绍中,直接将打印出的迷你器官称为“小型奇迹”。为了便于全球各地的科学家们使用这一技术,研究人员们决定将这一研究“开源”,他们期待,在这一技术的帮助下,人们能对3D打印器官产生更多理解,最终促进“人造器官”的加速上市,造福广大需要器官移植的患者。
 
(责任编辑:小顾)
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