用于創(chuàng)建人工器官的生物打印血管網(wǎng)絡(luò)人工血管網(wǎng)絡(luò)的一種新的生物打印方法有朝一日可以導(dǎo)致按需供應(yīng)3D打印的人造器官。想象一下這樣一個世界：需要肝移植的患者可以立即接受生物印刷的肝臟，而無需數(shù)月或數(shù)年的痛苦等待供體器官可用。這是萊斯大學(xué)團(tuán)隊的技術(shù)承諾，該團(tuán)隊開發(fā)了一種新的生物打印組織技術(shù)，可以復(fù)制最復(fù)雜的人體血管網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)包括將工業(yè)設(shè)備連接在一起并可能將它們連接到外部系統(tǒng)的組件和系統(tǒng)。在本課程中，我們將介紹通信組件，并討論它們?nèi)绾位ミB和架構(gòu)。

血管網(wǎng)絡(luò)是人體對血液和淋巴液等重要液體的自然通道。雖然研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種制造人工器官合成毛細(xì)血管網(wǎng)的方法，但血管網(wǎng)絡(luò)一直是合成的挑戰(zhàn)，萊斯大學(xué)生物工程助理教授Jordan Miller說。

“產(chǎn)生功能性組織替代物的最大障礙之一就是我們無法印刷能夠為人口稠密組織提供營養(yǎng)的復(fù)雜脈管系統(tǒng)，”他說。“此外，我們的器官實際上包含獨立的血管網(wǎng)絡(luò) - 如肺部的氣道和血管，或肝臟中的膽管和血管。這些互穿網(wǎng)絡(luò)在物理和生物化學(xué)上糾纏在一起，而建筑本身與組織功能密切相關(guān)。“

他說，米勒和他的團(tuán)隊現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出第一種生物打印技術(shù)，以迄今為止最“直接和全面的方式”應(yīng)對這種多血管形成的挑戰(zhàn)。

層與層之間

具體而言，研究人員發(fā)明的是一種新的開源生物打印技術(shù)，他們稱之為“用于組織工程的立體光刻設(shè)備”或SLATE。該系統(tǒng)采用逐層方法制造軟水凝膠，從液體預(yù)水凝膠溶液中印刷，當(dāng)暴露在藍(lán)光下時變?yōu)楣腆w。

研究人員稱，在此過程中，數(shù)字光處理投影儀從下方照射光線，以高分辨率顯示結(jié)構(gòu)的連續(xù)2D切片。當(dāng)每層凝固時，頂臂抬起不斷增長的3D凝膠，足以將液體暴露在投影儀的下一個圖像中。

Rice研究生Bagrat Grigoryan提出了該技術(shù)的一個關(guān)鍵方面 - 添加吸收藍(lán)光的食用染料，將凝固限制在非常精細(xì)的層中。研究人員說，這使得能夠在幾分鐘內(nèi)生產(chǎn)出具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的柔軟，水基，生物相容性凝膠。

該團(tuán)隊使用該技術(shù)以肺模擬氣囊的水凝膠模型的形式創(chuàng)建了原理驗證，其中氣道將氧氣輸送到周圍的血管。研究人員還將含有肝細(xì)胞的生物打印構(gòu)建體植入小鼠體內(nèi)，以測試其功效。

在涉及肺模擬結(jié)構(gòu)的實驗中，研究人員證明組織足夠耐用以避免血流中的破裂和脈動“呼吸”，模擬人類呼吸的壓力和頻率。

研究人員說，測試還發(fā)現(xiàn)紅細(xì)胞在通過“呼吸”氣囊周圍的血管網(wǎng)絡(luò)時會吸收氧氣，這與肺部肺泡氣囊中的氣體交換相似。該小組發(fā)表了佩普其在該雜志工作[R科學(xué)。

他們說，研究人員希望他們的發(fā)明有助于推動可以替代移植手術(shù)中使用的人體器官的人造器官的發(fā)展，因為有更多的人在等待移植，而不是現(xiàn)有的器官。

“我們預(yù)計生物打印將在未來二十年內(nèi)成為醫(yī)學(xué)的重要組成部分，”米勒說。他說，事實上，按需供應(yīng)功能性器官可以消除移植名單的需要，并用于治療全球數(shù)百萬患者。

Miller和Grigoryan已經(jīng)在休斯敦創(chuàng)辦了一家名為Volumetric的創(chuàng)業(yè)公司，將該研究的關(guān)鍵方面商業(yè)化。該公司目前正在設(shè)計和制造生物打印機(jī)和生物燃料。