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今晚31选7开奖结果几点开奖:打印一顆心!人造器官再現奇跡

作者:時間:2019-08-07來源:新浪科技收藏

全网返利最高的微信号 www.ihqrd.com 就在不久前,學術經緯團隊和讀者朋友們介紹了器官的一項重磅突破:科學家們造出了包含血管和氣道、會“呼吸”的迷你人工肺。該研究登上了頂尖學術期刊《科學》的封面。

本文引用地址://www.ihqrd.com/article/201908/403452.htm

而在最新一期《科學》上,生物工程學家們再次突破生物材料的技術障礙,帶來一項“激動人心”的新成果。

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技術模擬肺組織和復制人類心臟結構,讓復雜的“”正在變成現實

美國卡耐基梅隆大學(Carnegie Mellon University)的科學家們開發出一種創新的3D技術,以膠原蛋白為材料,制造出具有更高分辨率、圖案可以更復雜的人體器官組織支架?!罷庵質肺耷襖姆椒?,使組織工程學領域向全尺寸成人心臟又邁進了一步?!毖芯炕溝男攣漚檣?。

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膠原蛋白是一種十分理想的生物材料。因為這類蛋白質本身就是人體主要的結構蛋白,是細胞外基質的主要成分。它們有足夠的機械強度,為細胞和組織成分提供結構空間。Andrew Hudson博士是這項研究的共同一作,用他的話說,“人體幾乎每個組織都由膠原蛋白構成”。

盡管如此,要用天然的膠原蛋白做的生物墨水,還有難題需要解決?!八且禾?,假如你想在空氣中把它打印出來,那么你只會在制作平臺上得到一灘水?!盚udson博士解釋。

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▲該研究的負責人Adam Feinberg教授

如何讓膠原蛋白保持完整的組織形狀,還要達到高分辨率和高保真度?為此,Adam Feinberg教授領銜的研究團隊開發了一種新技術,他們將其命名為“新鮮”(FRESH),全稱是“懸浮水凝膠的自由可逆式嵌入”(Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels)技術。

這種3D打印技術以明膠作為支撐床,特定濃度的膠原蛋白從靈活的打印噴嘴中擠出后,可以在支撐膠中逐層沉積和凝固。等到打印完成,研究人員把溫度從室溫調整到體溫,就可以讓支撐用的明膠融化,同時讓打印出來的膠原蛋白結構、嵌入膠原蛋白中的細胞保持完好。

利用FRESH技術,他們用細胞和膠原蛋白成功打印出不同尺寸的心臟零件:小到毛細血管,大到與新生兒心臟相當的人類心臟模型,包括血管系統、腔室之間的瓣膜等結構。而且,分辨率最高達到20微米,大大超過原有技術100~500微米的分辨率。

研究人員還設計了一個使用兩種生物墨水打印的左心室模型,由膠原蛋白打印出內壁和外壁,中間是人類胚胎干細胞來源的心肌細胞。正如他們的預期,在打印并培養4周后,這一3D人造組織不僅保持了完整的結構,并且產生了人類心臟應有的自發搏動功能!

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▲用膠原蛋白和細胞兩種生物墨水打印出人工心室

Feinberg教授總結說:“我們的研究結果表明,我們能用細胞和膠原蛋白打印出心臟的零件,把它們做成真正具有功能的部件,比如心臟瓣膜或跳動的心室?!?/p>

有了這樣一種技術,不僅可以用膠原蛋白打印大尺寸的人體器官,研究人員認為,像纖維蛋白、透明質酸、藻酸鹽等各種軟性生物材料,都可以作為生物墨水用于3D打印?!癋RESH技術為組織工程提供了一個適應性強大的平臺?!毖芯咳嗽苯檣?。

為了讓更多人可以使用這種3D打印技術,研究人員還將硬件平臺的設計“開源”,免費分享。他們希望,不光是實驗室的科研人員,甚至中學科技小組的學生們,也可以構建并獲得低成本、高性能的3D機。

當然,研究者也提到,要打印符合成人尺寸的還有諸多挑戰,比如大型組織需要數十億的細胞。但是無疑,我們正在見證奇跡的實現過程。這項FRESH技術與開頭提到的迷你人工肺打印技術,“正在讓按需打印器官更接近現實”。



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