器官打印新突破：3D打印高细胞密度和内嵌血管的特异性器官组织

来源：EngineeringForLife

人造器官被视为解决器官短缺问题的最佳解决方案，随着3D打印技术的出现和进步，构建人体器官形状的活体组织更是得到了蓬勃的发展。然而，迄今为止，所有3D打印的人体组织都缺乏用于器官修复/替换所需的细胞密度和器官级功能。具体而言，目前所制造的活性组织太小，要制造用于器官修复/替换的大型器官组织，不仅需要制造高细胞密度结构体，同时需要构建血管通道进行有效的氧气/营养物质传送。

近期哈佛大学Wyss研究所Jennifer A. Lewis等研究人员在 Science Advances 杂志上，发表了名为 "Biomanufacturing of organ-specific tissues with high cellulardensity and embedded vascular channels" 的论文，展示了一项名为 Sacrificial Writing Into Functional Tissue ( SWIFT ) 的技术，能够用于制造更大、更有效的器官组织，为解决大组织制造难题提供了解决方案雏形。


文中首先用微孔阵列制造数十万个OBBs (Organ building blocks,器官构建块，由患者特异性诱导多功能干细胞组成的致密细胞类器官)。然后将器官构建块(0BBs)与I型胶原和基质凝胶组成的ECM溶液在0-4℃下混合成高细胞密度的活体基质，最后通过嵌入的牺牲3D生物打印引入可灌注的血管通道，如图1所示。

图1 Sacrificial writing into functionaltissue (SWIFT)技术

OBBs活性基质表现出牺牲材料写入所需的自愈粘塑性行为。作为一个范例，作者造了一个可灌注的心脏组织。首先作者制造了大量的干细胞构建体，并将它们压缩成模具以达到高细胞密度，然后，通过嵌入式3D打印在该模具内快速打印牺牲明胶墨水，以产生可用作器官组织中的血管和毛细血管的通道。在打开人造氧/营养输送机制后，结果心脏组织在7天的时间内同步融合和跳动，如图2所示。表明，SWIFT生物打印方法可以快速组装可灌注的患者器官特异性组织。

图2 由SWIFT生物打印方法制造的可灌注心肌组织

SWIFT生物打印方法从初级细胞聚集物到干细胞类器官，在大规模创建器官特异性组织方面是非常有效的，同时实现具有血管通道的人体活组织的制造，是朝着在体外制造功能性人体器官的目标迈出的一大步。


论文链接：https://advances.sciencemag.org/content/5/9/eaaw2459