2019年8月2日Sicence报道,美国卡耐基梅隆大学的研究者开发出一种名为“新鲜”(FRESH)的3D生物打印技术,以胶原蛋白为材料,能制造出具有高分辨率的人体器官组织支架。这种史无前例的方法,使组织工程学领域向3D打印全尺寸成人心脏又迈进了一步。
胶原蛋白是人体的主要结构蛋白,具有足够的机械强度为细胞和组织提供结构支撑,是十分理想的生物材料。然而,研究难题是如何让胶原蛋白保持完整的组织形状,同时达到高分辨率和高保真度。对此,研究团队开发了“悬浮水凝胶的自由可逆式嵌入”(Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels,FRESH)技术。这种3D打印技术以明胶作为支撑床,特定浓度的胶原蛋白从灵活的打印喷嘴中挤出后,可以在支撑胶中逐层沉积和凝固。打印完成后调整温度使支撑明胶融化,而打印出来的胶原蛋白结构和嵌入胶原蛋白中的细胞保持完好。
研究者用细胞和胶原蛋白成功打印出不同尺寸的心脏零件(从毛细血管到新生儿心脏模型),分辨率最高达20mm,原有技术只能达到100~500mm。然而,研究者也表示,目前要打印符合成人尺寸的人造器官还有诸多挑战,比如大型组织需要数十亿的细胞。