《美国科学家3D打印出人类血管网络,可输送氧气完成“呼吸”过程》

  • 来源专题:中国科学院文献情报生命健康领域集成服务门户
  • 编译者: 江洪波
  • 发布时间:2019-05-22
  • 5月3日,美国莱斯大学与华盛顿大学的研究团队利用柔软、水基、生物相容性凝胶3D打印出模仿肺功能的人血管网络。该血管网络具有与人体血管、气管结构相同的网络结构,能够像肺部一样朝周围的血管输送氧气,完成“呼吸”过程。该项研究攻克了3D打印含有复杂脉管系统功能性器官替代物的主要障碍,使3D打印可植入器官迎来大突破。相关研究成果发表于《科学》期刊。

  • 原文来源:https://www.sciencedaily.com/releases/2019/05/190502143518.htm
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    • 编译者:胡思思
    • 发布时间:2025-06-30
    • 据美通社报道,一支国际科学家团队在糖尿病研究领域取得重大突破,成功利用创新型生物墨水,结合 3D 打印技术制造出具有功能的人类胰岛细胞。这项技术已在 2025 年欧洲器官移植医学会国际大会(ESOT Congress 2025)上正式公布,有望为 I 型糖尿病患者带来更高效、创伤更小的全新治疗方案。 据介绍,这项科研突破的关键在于,研究团队成功采用由海藻酸盐和去细胞化人类胰脏组织制成的专用生物墨水,通过 3D 打印技术打印出人类胰岛组织(即位于胰脏内部、负责分泌胰岛素的细胞群组织)。这项技术打印出的胰岛结构稳定、密度高,能够在体外存活并保持功能长达三周,在此期间持续对葡萄糖产生显著的胰岛素反应,展现出未来用于临床治疗的巨大潜力。 传统胰岛移植一般需要将细胞注入肝脏,但该过程往往会导致大量细胞流失,且长期疗效有限。相比之下,3D 打印的胰岛设计为可植入皮下,只需局部麻醉和微小切口即可完成操作,过程更简单、创伤更小。这种微创方式有望为患者提供更加安全和舒适的治疗选择。 首席研究员 Quentin Perrier 博士表示,他们的目标是重建胰脏的天然微环境,让移植的细胞能够更好地存活并发挥功能。为此,团队开发了一种模拟胰脏支撑结构的特制生物墨水,能为胰岛提供所需的氧气和营养,令其保持活力。 据悉,相应 3D 打印结构采用多孔设计,能够有效增强氧气和营养向胰岛细胞的输送。这一设计不仅有助于维持细胞健康,还能促进血管新生,这两方面对移植后细胞的长期存活和功能发挥都至关重要。 研究报告显示,这些 3D 打印的胰岛细胞状态良好且持续活跃,存活率超过 90%,与传统胰岛制剂相比,相应细胞组织对葡萄糖的反应更敏锐,能在血糖升高时释放出更多胰岛素。在打印完成 21 天后,这些胰岛仍展现出强大的血糖感知和应答能力,显示出在体内移植后良好的运作潜力。同时,这些结构在整个观察期保持完整,没有出现结块或崩解,成功克服了传统方法常见的技术难题。
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    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2020-05-28
    • 3D打印技术不仅能用于工业,在医学上也有广泛的应用前景。此前,许多科学家已经在研究利用3D打印技术直接“打印”出人体组织。 近日,Akhilesh K. Gaharwar博士,一名副教授,已经开发出一种高度可打印的生物墨水,作为生成解剖级功能组织的平台。 这项研究最近发表在美国化学学会的《应用材料与界面》杂志上。 生物打印是一种新兴的增材制造方法,它利用水凝胶等生物材料,将它们与细胞和生长因子结合,然后打印出模拟自然组织的组织样结构。 这项技术的一个应用可能是设计针对病人的骨移植,这一领域正引起研究人员和临床医生的兴趣。 通过传统的治疗方法处理骨质缺损和损伤往往是缓慢和昂贵的。 Gaharwar说,发展替代骨组织可以为患有关节炎、骨折、牙齿感染和颅面缺陷的病人创造令人兴奋的新疗法。 生物打印技术需要充满细胞的生物材料,它们可以像液体一样通过喷嘴流动,但几乎一沉积下来就会凝固。 这些生物墨水需要同时作为细胞载体和结构成分,要求它们高度可打印,同时提供一个稳定的、对细胞友好的微环境。 然而,目前的生物油墨缺乏足够的生物相容性、印刷性、结构稳定性和组织特异的功能以将这项技术应用于临床前和临床应用。 为了解决这个问题,Gaharwar的研究小组正在努力开发先进的生物墨水,即纳米工程离子-共价纠缠(NICE)生物油墨。 NICE生物墨水是两种加固技术(非加固技术和离子共价网络技术)的结合,它们共同提供更有效的加固,从而形成更坚固的结构。 一旦生物印刷完成,充满细胞的NICE网络交联形成更坚固的支架。 这项技术使该实验室能够对人体部分进行全面的、细胞友好的重建,包括耳朵、血管、软骨甚至骨骼部分。 生物印刷后不久,封闭的细胞开始沉积富含软骨样细胞外基质的新蛋白,随后在三个月内钙化形成矿化骨。 几乎5%的打印支架由钙构成,类似于松质骨,松质骨是脊椎骨骼中常见的海绵状组织网络。 为了了解这些生物打印的结构如何诱导干细胞分化,使用了一种被称为全转录组测序(RNA-seq)的下一代基因组技术。RNA-seq在特定时刻捕捉细胞内所有遗传信息的快照。 该团队与德州农工大学健康科学中心的Irtisha Singh博士一起工作,后者是该团队的联合调查员。 Gaharwar说:“3D生物打印的下一个里程碑是生物打印构建体在功能组织生成方面的成熟。” “我们的研究表明,我们实验室开发的NICE生物墨水可以用来制造3d功能性的骨组织。”在未来,Gaharwar的团队计划展示3d生物打印骨组织的体内功能。 此前,加州大学伯克利分校研究人员展示了一种新技术,能够在平面上快速打印多达10种不同类型的细胞或蛋白质的复杂图案。 加拿大的一组研究人员则已经成功地试验了一种新的手持3D皮肤打印机,这种打印机可以通过直接在伤口上“打印”新的皮肤细胞来治疗严重的烧伤。(编译/前瞻经济学人APP资讯组) 原文来源:https://www.sciencedaily.com/releases/2020/05/200519140407.htm