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用3D打印的糖支架制造人工肝臟

2012-08-14 10:20 閱讀:1102 來(lái)源:環(huán)球科學(xué) 責(zé)任編輯:申瓊鶴
[導(dǎo)讀] 在美國(guó)的一支研究團(tuán)隊(duì)用糖建立了血管支架之后,研究人員即將造出人造肝臟。 科學(xué)家花了很長(zhǎng)一段時(shí)間研究如何用3D打印機(jī)打印細(xì)胞和血管,他們嘗試著將人工細(xì)胞一層層壘起來(lái)建立組織。但那些在人造結(jié)構(gòu)上的細(xì)胞常在組織成型前就夭折了。盡管如此,這項(xiàng)通過(guò)3D打

    在美國(guó)的一支研究團(tuán)隊(duì)用糖建立了血管支架之后,研究人員即將造出人造肝臟。

    科學(xué)家花了很長(zhǎng)一段時(shí)間研究如何用3D打印機(jī)打印細(xì)胞和血管,他們嘗試著將人工細(xì)胞一層層壘起來(lái)建立組織。但那些在人造結(jié)構(gòu)上的細(xì)胞常在組織成型前就夭折了。盡管如此,這項(xiàng)通過(guò)3D打印機(jī)把糖作為建筑材料的技術(shù),總有一天會(huì)被用于器官移植。《自然?材料》(Nature Materials)雜志報(bào)道了這項(xiàng)研究。

    克里斯多夫▪陳(Christopher Chen)博士是實(shí)驗(yàn)室里的首席科學(xué)家。該實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家之一,來(lái)自賓夕法尼亞大學(xué)(University of Pennsylvania)的喬丹▪米勒(Jordan Miller)博士說(shuō):“要建造大型的人造組織,最大的挑戰(zhàn)是如何保持那些工程組織里細(xì)胞的活性,因?yàn)楫?dāng)你將很多細(xì)胞放在一起時(shí),它們只能從鄰近的細(xì)胞吸收營(yíng)養(yǎng)和氧氣,很容易窒息而死,而人體的心血管系統(tǒng)(即血管)借助于天然的細(xì)胞和組織解決了這一問(wèn)題。為了攻克這個(gè)難關(guān),一批來(lái)自賓夕法尼亞大學(xué)以及麻省理工學(xué)院(Massachusetts Institute of Technology,MIT)的科學(xué)家,決定建造一個(gè)人工血管系統(tǒng)——為人造血管提供場(chǎng)所。

    糖的使用

    來(lái)自MIT的撒吉塔▪巴蒂亞(Sangeeta Bhatia)教授是米勒的同事,他說(shuō)這種技術(shù)好比先用蠟塑造出花瓶的形狀,然后用融化的金屬包裹并融化蠟這些。不過(guò)在實(shí)驗(yàn)室里,科學(xué)家用糖替代了蠟。巴蒂亞教授說(shuō):“到目前為止,制造足夠大的器官還是很困難的。這限制了人造器官的功效。如果植入組織的厚度超過(guò)了一毫米而其中又沒(méi)有血管,我們就不能夠保證它能正常工作。為此,我們用糖打印出一個(gè)可以使血管按照理想的方向生長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò),最終它們會(huì)生長(zhǎng)成組織里的管道系統(tǒng)。”

    制造人工血管

    糖是一種十分好的材料,因?yàn)樗梢栽诮M織生成時(shí)溶解。然后研究者在這個(gè)糖框架上裹一層細(xì)胞,當(dāng)組織被植入后,里面的血管將為它提供養(yǎng)料。最終,一旦血管和組織成型,他們就用水將糖支架溶解掉。”

    盡管研究還沒(méi)有進(jìn)展到植入階段,但研究者希望建立更厚的組織,它可以從血管網(wǎng)絡(luò)獲取養(yǎng)料。如果他們成功了,這將使制造完整器官成為可能。

    “我們已經(jīng)展示出,3D打印機(jī)可以為任意形狀的組織打印出任意一種管道網(wǎng)絡(luò)(例如血管網(wǎng)絡(luò)),然后裹上細(xì)胞,創(chuàng)造出你想要的器官。”巴蒂亞教授說(shuō)到,“我們嘗試著創(chuàng)造一個(gè)肝臟,所以我們把肝細(xì)胞裹在糖支架上。用同樣的方法,我們也能制造其它組織。”

    激動(dòng)人心的發(fā)現(xiàn)

    倫敦大學(xué)(University College London)的外科科學(xué)家馬丁▪伯查爾(Martin Birchall)教授指出,這項(xiàng)研究解答了“許多組織工程的基本問(wèn)題”。

    他說(shuō):“3D打印的創(chuàng)意已經(jīng)被提出來(lái)很多年了,同時(shí)打印出實(shí)際的事物無(wú)疑是可能的。你可以使用生物材料、細(xì)胞或者將兩者結(jié)合,并且科學(xué)家已經(jīng)找出這項(xiàng)研究的關(guān)鍵之處在于血管的分布——我們需要確保有足夠的營(yíng)養(yǎng)能夠到達(dá),廢物能夠被排出,否則血管會(huì)堵塞。而如果你準(zhǔn)備建造像腎臟一樣的東西,你將會(huì)需要它們。”

    他還補(bǔ)充到:“我十分著迷于這種創(chuàng)意,它們的確是臨床還未做到的,下一步我們將在動(dòng)物身上做實(shí)驗(yàn)。盡管如此,這還是十分令人激動(dòng)的。”


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