根據(jù)8月2日出版的“科學(xué)”雜志上發(fā)表的一項(xiàng)研究，在研究人員設(shè)計(jì)出一種重建人類心臟組成部分的方法之后，科學(xué)家已經(jīng)朝著能夠進(jìn)行三維生物打印功能性器官邁出了重要的一步。



卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種先進(jìn)版本的Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels(FRESH)技術(shù)，以前所未有的復(fù)雜性3D打印膠原蛋白，構(gòu)建人類心臟的組成部分，從小血管到瓣膜到心室搏動(dòng)。最近獲得美國(guó)專利10,150,258，F(xiàn)RESH技術(shù)現(xiàn)已獲得FluidForm的許可，F(xiàn)luidForm致力于大幅擴(kuò)展3D打印的能力。

“我們現(xiàn)在有能力構(gòu)建重現(xiàn)本土組織關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，機(jī)械和生物學(xué)特性的構(gòu)建體，”FluidForm的CTO和聯(lián)合創(chuàng)始人，Carnegie Mellon再生生物材料和治療組首席研究員Adam Feinberg教授說(shuō)。，研究完成的地方?！耙屛覀冞M(jìn)入生物工程三維器官仍需要克服許多挑戰(zhàn)，但這項(xiàng)研究代表了向前邁出的重要一步?！?br />
盡管3D生物打印已經(jīng)取得了重要的里程碑，但直接印刷活細(xì)胞和軟生物材料已經(jīng)證明是困難的。一個(gè)關(guān)鍵的障礙是在打印過(guò)程中支持柔軟和動(dòng)態(tài)的生物材料，以實(shí)現(xiàn)重建復(fù)雜的3D結(jié)構(gòu)和功能所需的分辨率和保真度。

FRESH采用嵌入式印刷方法，通過(guò)使用臨時(shí)支持凝膠解決了這一挑戰(zhàn)，使用原生未修飾形式的膠原蛋白3D打印復(fù)雜支架成為可能。過(guò)去，研究人員受到限制，因?yàn)橛捎谙麓?，軟材料很難以超高幾層的高保真度進(jìn)行打印。

由聯(lián)合第一作者和FluidForm聯(lián)合創(chuàng)始人Andrew Lee和Andrew Hudson領(lǐng)導(dǎo)，Carnegie Mellon團(tuán)隊(duì)的九名成員通過(guò)開(kāi)發(fā)一種利用快速pH變化來(lái)驅(qū)動(dòng)膠原蛋白自組裝的方法克服了這些障礙。

FRESH 3D生物打印心臟基于人類MRI并準(zhǔn)確再現(xiàn)患者特異性解剖結(jié)構(gòu)。印有人心肌細(xì)胞的較小心室顯示同步收縮，定向動(dòng)作電位傳播，以及在收縮峰值期間壁增厚達(dá)14%。然而，挑戰(zhàn)仍然存在，包括產(chǎn)生3D打印較大組織所需的數(shù)十億個(gè)細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)制造規(guī)模，以及尚未定義的臨床翻譯監(jiān)管程序。

雖然人類心臟被用于概念驗(yàn)證，但膠原蛋白和其他軟生物材料的FRESH印刷是一個(gè)有可能為各種組織和器官系統(tǒng)構(gòu)建先進(jìn)支架的平臺(tái)。

“FluidForm對(duì)Feinberg實(shí)驗(yàn)室的研究感到非常自豪”，F(xiàn)luidForm首席執(zhí)行官M(fèi)ike Graffeo說(shuō)?！翱▋?nèi)基梅隆大學(xué)開(kāi)發(fā)的FRESH技術(shù)使生物打印研究人員能夠?qū)崿F(xiàn)前所未有的結(jié)構(gòu)，分辨率和保真度，從而實(shí)現(xiàn)了該領(lǐng)域的巨大飛躍。我們非常高興能夠?yàn)槭澜绺鞯氐难芯咳藛T提供這項(xiàng)技術(shù)。”

FluidForm通過(guò)其首個(gè)產(chǎn)品LifeSupport(TM)生物打印支持凝膠將FRESH技術(shù)商業(yè)化，使世界各地的研究人員能夠獲得膠原蛋白，細(xì)胞和各種生物材料的高效3D生物打印。