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

3D打印快讯
2019
10/08
16:03
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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。
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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。
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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


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