北京中科白殿疯眞棒 http://m.39.net/pf/a_5061112.html器官的生产可能很快就像一次点击一样容易。研究人员发明了一种新的方法，使他们能够在不到一分钟的时间内打印出人造器官和组织。这种非常快速的3D打印技术，用于在水凝胶中产生最复杂的组织形式，其中装载有干细胞，然后在所产生的组织块中产生血管的生长。
这种革命性的光学技术可以改变组织工程的方式，允许生产各种组织甚至器官。可以设计用于测试新药物的组织，修复身体的受损部位，甚至更换定制的器官，以便在完全发挥功能的同时适合每个人。
空心小鼠肺动脉模型
生物组织非常实用，主要是因为它们的设计非常复杂。形状与身体的功能密切相关。例如，自由形状对于松质骨和膝盖半月板是必不可少的。前者骨小梁的不规则多向性质，后者仔细排列对齐的纤维对其功能至关重要。
对于传统的组织合成方法，如立体平版打印术和基于挤出的组织打印等，已经遇到许多问题。例如，它们逐层产生组织，并产生重复结构的阵列，如单个细胞、体素或细胞群。这限制了内部设计的类型，例如，复制多孔活组织需要使用支撑。
其次，打印有用的组织所花费的长时间意味着细胞暴露于非最佳环境较长时间，这减少了最终可获得的功能细胞的数量。
而在目前的研究中，研究人员齐心协力提出了一种完全不同的技术，只需一分钟左右即可在水凝胶内部生成正确的3D形状，干细胞可以在其中生长，形成一个结构完全正确的组织模型。剩下的就是添加内皮细胞以使血管在这个肿块中生长。这整个结构是一次打印的，而不是一次一层的打印方式。
这种称为“容积式生物打印技术”是EPFL工程学院的应用光子器件实验室（LAPD）与乌特勒支大学的其他科学家合作开发的。该研究发表在《AdvancedMaterials》杂志上。
什么是容积式生物打印？
容积式生物打印利用激光投射到装有水凝胶的旋转圆筒的内部，所述水凝胶填充有干细胞。这些干细胞能够根据环境和化学信号，分化成任何类型的细胞。将光学光塑造成一系列2D图案，其被射入旋转的光反应性聚合物或水凝胶中，以实现所需总剂量的累积3D分布。
因此，激光能量在特定点处建立焦点。激光能量累积到阈值剂量的这些点，然后经过聚合变成固体。因此，这形成悬浮在水凝胶内的复杂3D形状，使85％的干细胞保持完整。最后，将内皮细胞加载到肿块中以生长新血管。
使用仔细测量的光强度和适量的光引发剂（一种引发聚合的化合物），他们发现，在几秒钟内就可以形成复杂的结构。
怎么样会更好？
该技术的优点包括：一、能够扩大模型的规模而不会增加构建时间；二、模型的表面看起来没有伪影，忠实地再现了数字模型的平滑度。三、不需要添加后来必须牺牲的支撑材料。这允许执行自由浮动设计；四、细胞保持其活力，并且随着时间的推移继续正常运作。最后，由于没有剪切应力或其他损坏而造成的损伤，确保细胞功能保持完整。早期大腿组织模型表明，生物打印的组织可以实现重要的细胞功能。
使用该过程，组织可以大到几厘米，这允许它们构建有用尺寸的组织。为了证明他们的方法的可行性，他们已经产生了一种类似于人类心脏瓣膜的结构，并且具有复杂形状的大腿骨的一部分，内皮组织的芽已经准备生长到内部。还形成了包含软骨形成细胞的半月板，这些细胞产生新的基质，就像在体内一样，使得移植物在体外变得成熟。他们还使用相同的程序构建了联锁结构。
容积生物打印速度惊人，并且可以使构建设计具有更大的自由度。这与传统生物打印的分层构建形成鲜明对比，后者需要花费很长时间。
研究员PaulDelrot说：“人体组织的特征在很大程度上取决于高度复杂的细胞外结构，复制这种复杂性的能力可能导致许多真正的临床应用。”
这种生产人造器官和组织的能力及打印速度，将极大地促进药物开发和早期测试，避免动物试验，并有助于节省大量成本和时间，更不用说逐步淘汰动物试验的伦理效益。这证明了LAPD负责人ChristopheMoser的观点是正确的：“我们相信我们的方法本质上可以扩展到大规模制造，并可用于生产各种细胞组织模型，更不用说医疗设备和个性化植入物了。”
现在，他们正计划创建一个合作伙伴公司来推广他们的创新技术。
来源：3D打印商情
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