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Science:胶原蛋白做“墨水” 3D生物打印出会跳动的心

3D生物打印出会跳动的心科学:胶原蛋白作为“墨水”3D生物打印出跳动的心脏

生物勘探

尽管目前生物器官的3D打印存在里程碑,但使用活细胞和软生物材料进行印刷仍然存在困难。其中一个关键障碍是在印刷过程中缺乏柔软和动态的生物材料,以实现重建复杂3D结构和功能所需的分辨率和保真度。

现在,卡内基梅隆大学(CMU)的研究人员找到了解决方案。他们开发了一种名为Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels(FRESH)的技术,该技术使用胶原蛋白作为生物墨水。 3D生物打印人体心脏(血管,瓣膜和心室搏动)的功能组件,并实现前所未有的分辨率。和忠诚。相关研究结果发表在《Science》期刊上。

DOI: 10.1126/science.aav9051

3D打印将击败心脏

人体内的每个器官都由一种称为细胞外基质(ECM)的生物支架组成,它结合了各种特殊细胞。 ECM蛋白质网络提供细胞执行其正常功能所需的结构和生化信号。然而,迄今为止,还不可能使用传统的生物制造方法重建这种复杂的ECM结构。

Adam CMU

卡内基梅隆大学材料工程与生物医学科学(BME)教授亚当费恩伯格说:“我们的研究表明,心脏细胞和胶原蛋白可作为心脏的关键组成部分印刷,如心脏瓣膜或小心室。” >

“胶原蛋白是一种非常理想的3D生物打印材料,因为它几乎存在于人体的每一个组织中,”该论文的第一作者,BME博士的Andrew Hudson解释道。 “但是,应用了原始的天然胶原蛋白。 3D生物打印也很困难,因为它是液体,在空气中打印只会得到一池水。我们通过快速改变pH来克服这些障碍,使胶原蛋白在精确控制下凝固。“

在最新的研究中,Feinberg实验室开发的FRESH 3D生物打印方法允许胶原蛋白在支持凝胶中逐层沉积,使胶原蛋白在从支持凝胶中移除之前有机会固化。使用FRESH技术,在印刷完成后,可以通过将凝胶从室温加热至体温来熔化支持凝胶。这样,研究人员可以在不破坏胶原蛋白或细胞印刷结构的情况下除去支持凝胶。

CMU

开源平台,免费分享

这种FRESH方法对于3D生物打印领域非常令人兴奋,因为它允许胶原蛋白支架打印大尺寸的人体器官。此外,它不限于胶原蛋白,并且可以使用各种软生物材料如纤维蛋白,藻酸盐和透明质酸作为生物墨水。采用FRESH技术的3D生物打印为组织工程提供了强大且适应性强的平台。更重要的是,研究人员还进行了开源设计,以便任何人都可以构建并获得低成本,高性能的3D生物打印机。

费恩伯格表示,在不久的将来,将发生心脏修复工作,例如由于心脏病或肝损伤导致的功能丧失。展望未来,从伤口修复到器官生物工程,FRESH在再生医学的许多方面都有应用。挑战仍然是打印需要数十亿个细胞的大型组织,如何扩大它们,并遵循监管程序在动物和人类中进行测试。

尽管还有很长的路要走,但我们距离实现全尺寸人类心脏3D生物打印的梦想还有一步之遥。

参考文献:

[1] 3D打印人的心脏

[2]人类心脏的研究人员3D打印功能组件

[3]科学家3D打印胶原蛋白心脏部位

[4] CARNEGIE MELLON推进新鲜3D生物印迹重建心脏

[5] 3-D打印人的心脏

[6] FRESH ,查看更多 14: 06

来源:健康世界

科学:胶原蛋白作为“墨水”3D生物打印出跳动的心脏

生物勘探

尽管目前生物器官的3D打印存在里程碑,但使用活细胞和软生物材料进行印刷仍然存在困难。其中一个关键障碍是在印刷过程中缺乏柔软和动态的生物材料,以实现重建复杂3D结构和功能所需的分辨率和保真度。

现在,卡内基梅隆大学(CMU)的研究人员找到了解决方案。他们开发了一种名为Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels(FRESH)的技术,该技术使用胶原蛋白作为生物墨水。 3D生物打印人体心脏(血管,瓣膜和心室搏动)的功能组件,并实现前所未有的分辨率。和忠诚。相关研究结果发表在《Science》期刊上。

DOI: 10.1126/science.aav9051

3D打印将击败心脏

人体内的每个器官都由一种称为细胞外基质(ECM)的生物支架组成,它结合了各种特殊细胞。 ECM蛋白质网络提供细胞执行其正常功能所需的结构和生化信号。然而,迄今为止,还不可能使用传统的生物制造方法重建这种复杂的ECM结构。

Adam CMU

卡内基梅隆大学材料工程与生物医学科学(BME)教授亚当费恩伯格说:“我们的研究表明,心脏细胞和胶原蛋白可作为心脏的关键组成部分印刷,如心脏瓣膜或小心室。” >

“胶原蛋白是一种非常理想的3D生物打印材料,因为它几乎存在于人体的每一个组织中,”该论文的第一作者,BME博士的Andrew Hudson解释道。 “但是,应用了原始的天然胶原蛋白。 3D生物打印也很困难,因为它是液体,在空气中打印只会得到一池水。我们通过快速改变pH来克服这些障碍,使胶原蛋白在精确控制下凝固。“

在最新的研究中,Feinberg实验室开发的FRESH 3D生物打印方法允许胶原蛋白在支持凝胶中逐层沉积,使胶原蛋白在从支持凝胶中移除之前有机会固化。使用FRESH技术,在印刷完成后,可以通过将凝胶从室温加热至体温来熔化支持凝胶。这样,研究人员可以在不破坏胶原蛋白或细胞印刷结构的情况下除去支持凝胶。

CMU

开源平台,免费分享

这种FRESH方法对于3D生物打印领域非常令人兴奋,因为它允许胶原蛋白支架打印大尺寸的人体器官。此外,它不限于胶原蛋白,并且可以使用各种软生物材料如纤维蛋白,藻酸盐和透明质酸作为生物墨水。采用FRESH技术的3D生物打印为组织工程提供了强大且适应性强的平台。更重要的是,研究人员还进行了开源设计,以便任何人都可以构建并获得低成本,高性能的3D生物打印机。

费恩伯格表示,在不久的将来,将发生心脏修复工作,例如由于心脏病或肝损伤导致的功能丧失。展望未来,从伤口修复到器官生物工程,FRESH在再生医学的许多方面都有应用。挑战仍然是打印需要数十亿个细胞的大型组织,如何扩大它们,并遵循监管程序在动物和人类中进行测试。

尽管还有很长的路要走,但我们距离实现全尺寸人类心脏3D生物打印的梦想还有一步之遥。

参考文献:

[1] 3D打印人的心脏

[2]人类心脏的研究人员3D打印功能组件

[3]科学家3D打印胶原蛋白心脏部位

[4] CARNEGIE MELLON推进新鲜3D生物印迹重建心脏

[5] 3-D打印人的心脏

[6] FRESH ,查看更多只提供信息存储空间服务。

生物

胶原

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心脏

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