来自于哈佛大学生物工程系的Wyss研究所以及生物与应用科学系的John A. Paulson学院的研究者最近研发了一种“芯片上的生物器官”,旨在改革传统医学研究,取代动物活体实验。目前,研究者已经成功研发了各类生物器官的组织微架构,包括心脏,肺,舌头和肠组织。
依靠这种技术,研发者通过芯片上嵌入的传感器得到反馈,高效获得数据。并且能够自己设计更多的样本,改变不同实验环境来进行对照,从而进行大量临床研究,而不需要利用动物活体进行测试。一方面极大地节省了研发成本,另一方面提高了研发效率。毫无疑问的是,过去的活体实验带给人们的伦理道德方面的忧虑将不复存在。
▲芯片完美模拟了人类组织的结构和功能,这是一个整合了传感器的3D打印的人类心脏芯片,也是世界上第一个全部用3D打印制作的心脏芯片。
▲多种材料一体成型,总共集成了六种不同的材料
▲内嵌式的感应器用来测量肌肉收缩力,并反馈数据
▲肌肉收缩力随着时间变化的波动图
哈佛大学的生物与应用科学系的博士后研究员Johan Ulrik Lind说,“生物芯片不但让我们更方便地改变或定制系统设计,同时极大地简化了数据的提取。”另外,这种技术能够在实验过程中实现渐进的数据变化,而活体实验因为极大的不确定性经常给研究者带来非黑即白的实验结果,而没有有效的渐进式的实验方法。在一次人造心脏组织的药物测试实验中,研究者展示了心脏的收缩力在长时间段内的渐进变化。哈佛大学的生物与应用科学系教授Kit Parker说:“这项微制造技术为生物试管组织,毒药学和药物筛选研究敞开了新的大门。”
南极熊了解到,这种生物3D打印技术是光固化(SLA),目前哈佛大学总共研发了6种材料,每种材料都整合了应变传感器。多种材料的组合能够增加生物芯片的复杂度,从而更贴近人类组织的功能,请关注南极熊3D打印网。
下面是这种芯片器官的完整3D打印视频:
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