3D生物打印模擬血管組織

2018年8月28日,南極熊從外媒獲悉,布里格姆婦女醫院的研究人員開發了一種3D生物打印管狀結構的方法,可以更好地模擬人體內的天然血管和導管。 3D生物打印技術允許微調打印組織的特性,例如層數和運輸營養素的能力。 這些更復雜的組織為受損組織提供了潛在可行的替代品。

3D生物打印模擬血管組織的圖1 


“體內的血管不均勻,”該研究的資深作者,BWH醫學系的生物工程師Yu Shrike Zhang博士說。 “這種生物打印方法可以生成復雜的管狀結構,模仿人體系統中的結構,比以前的技術具有更高的保真度。”

為了制作生物3D打印機的“墨水”,研究人員將人體細胞與水凝膠混合,水凝膠是一種由親水聚合物組成的柔性結構。然后,他們優化了水凝膠的化學性質,使人體細胞在整個混合物中增殖。

接下來,他們用這種生物墨水填充3D生物打印機的墨盒。他們還開發了一種定制噴嘴,可以連續打印最多三層的管狀結構。研究人員解釋說:“這些可灌注的管狀結構可以在生物打印管的長度上以規則的間隔從單層連續調整到三層。”

許多疾病損害管狀組織:動脈炎,動脈粥樣硬化和血栓形成損傷血管,而尿路上皮組織可能遭受炎性病變和有害的先天性異常。

研究人員發現,他們可以打印出模仿血管組織和尿路上皮組織的組織。他們將人尿路上皮和膀胱平滑肌細胞與水凝膠混合,形成尿路上皮組織。為了打印血管組織,他們使用人內皮細胞,平滑肌細胞和水凝膠的混合物。

打印管具有不同的尺寸,厚度和性質。 Zhang表示,生物打印組織的結構復雜性對其作為天然組織替代品的可行性至關重要。那是因為天然組織很復雜。例如,血管由多層組成,而多層又由各種細胞類型組成。

3D生物打印模擬血管組織的圖2 

該團隊計劃繼續進行臨床前研究,以在測試安全性和有效性之前優化生物墨水成分和3D打印參數。

“我們目前正在進一步優化參數和生物材料,”Zhang說。 “我們的目標是創造具有足夠機械穩定性的管狀結構以維持身體。”

該團隊在8月23日發表在Advanced Materials上的論文中描述了它的新方法和結果。(可點擊閱讀原文)

3D生物打印模擬血管組織的圖3

南極熊3D打印網記得,康教授就是國內3D打印血管方面的專家。2016年12月1日,藍光英諾3D生物打印血管植入恒河猴體內的實驗取得了成功,藍光英諾共同進行了30只恒河猴3D打印血管體內植入實現,實驗存活率為100%,這為3D生物打印植入技術的臨床轉化提供了可能。藍光英諾自成立以來就將3D打印技術作為其研究方向,這如今已經成為藍光英諾的核心技術,這項技術是干細胞技術與3D打印技術的結合,依托于3D生物打印理念,藍光英諾獨創了“生物磚”的技術,“生物磚”可以重塑體內胚胎正常發育所需條件,在體外重建人體胚胎微環境,為精確調控干細胞的分化過程提供保障。

3D生物打印模擬血管組織的圖4 

成都高新區國際人才城 (圖片來源:成都高新區黨群工作部)

成都高新區黨工委組織部應黨的十九大報告所提出的“聚天下英才而用之,加快建設人才強國”號召,積極踐行“人才+”理念,大力實施“金熊貓”人才計劃,從人才引進、人才培育體系、創新創業平臺、投融資、科技成果轉移轉化、市場開拓等12個方面給予40余條政策支持、以及超過1.37億元的基金支持。其中,高達7175萬元的基金劃入“創客項目”,旨在給予成都高新區創業的高層次人才創業支持。在此角逐中,國際再生醫學領軍人物、中組部首批“千人計劃”國家特聘專家康裕建教授憑借在再生醫學領域的創新創業計劃,獲得該項人才計劃500萬元資金支持。

3D生物打印模擬血管組織的圖5 

藍光英諾首席執行官/首席科學家康裕建

康裕建,中組部首批“千人計劃”國家特聘專家、藍光英諾首席執行官/首席科學家,自2014年創立藍光英諾這一全球技術領先的干細胞和3D生物打印為核心技術的生物高科技公司以來,始終堅持“以人為本”為核心價值觀,提倡在疾病早期就對疾病加以干預,遏止疾病進程,致力于“改善人類生命質量,開啟全球健康產業”。

2015年,世界首款具有全球保護發明專利的3D生物血管打印機問世。同年,藍光英諾還構建了首個具有全球獨立自主知識產權的干細胞3D生物打印技術體系,創造了“維持干細胞干性,保持干細胞原生態”的“DEVELOR“技術——在體外對干細胞不做任何基因修飾的情況下將干細胞放入到機體內,利用機體自身的組織損傷修復信號對干細胞進行定向誘導、實現機體再生。2016年,藍光英諾將此項技術在心血管疾病治療領域進行了驗證,實現了3D生物打印血管的臨床前應用。

3D生物打印模擬血管組織的圖6 

康裕建講解“DEVELOR“技術

以干細胞治療為基礎、結合3D打印的再生醫學工程轉化技術這一世界級新興領域需要不斷引入青年人才和創新思想。基于此,藍光英諾作為牽頭單位,與成都高新區管委會、四川大學華西醫院合作,建立了四川省生物增材制造產業技術研究院(簡稱“產研院”),在四川省打造的生物醫藥產業生態圈資源下,產研院將致力于實現3D生物打印人才、技術、資本的聚集效應,構建成都高新區3D生物打印技術領先、人才領先的新局面。

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