科学家首次打印出“会呼吸”的肺,血管和气管氧气交换独立

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近日,莱斯大学的Bagrat Grigoryan、Kelly Stevens和Jordan Miller等,通过三维光刻技术,使用生物相容的水凝胶,3D打印了3个 多多所含血管和气道的肺脏模型,在其中实现了血液的氧合;还构建了一小块肝脏,移植到小鼠体内后成功存活。这是3个 多多可呼吸的肺,有着独立的血管和气管氧气交换,让3D生物打印技术更加神奇。

通过组织工程再生器官,哪里坏了换哪里,都必须说是一群人在医学上的3个 多多理想,甚至一群人幻想通过不断的更换器官,使人体成为二根忒休斯之船,达到永生。而近些年火热的3D打印技术,更是为通过组织工程制造器官打开了一扇大门,像组织工程的耳廓软骨,就原因分析分析从小鼠走向临床,用于修复小耳畸形患者的外耳。

不过外耳软骨毕竟没人哪此复杂的内部管理。此前成功产生下一代的3D打印卵巢,也可是打印了个支架把卵泡上放去,其中供血的血管还是植入后由宿主生成的。原先的技术要想拿来生成实体器官,差的还是不少的。

实体器官的功能,离不开其中复杂的空间内部管理,比如心脏的两房两室3个 多多瓣膜、肝脏的肝小叶、脾中的脾索和脾血窦、肺中交织在共同的血管和气道、肾脏的肾单位,乃至血管中定向开启的瓣膜,全是哪此器官发挥功能必不可少的内部管理。

心肺的血管铸形

为了制作出哪此复杂的内部管理,研究人员选者了三维光刻技术,通过光照使光敏树脂局部聚合,打印出特定的内部管理。相比逐点打印的传统喷墨式3D打印,三维光刻都必须共同正确处理几百万个体素,再辅以柠檬黄遮光,打印的速度单位和精度都大幅提高了。

光说不练假把式,研究人员先用三维光刻打印了一小段带瓣膜的血管,小试牛刀一下。

血流顺着瓣膜单向流动,初步的尝试成功了,来给买车人鼓个掌!

接下来就要挑战一下更高的难度了。肺脏所含血管和气道这两套互相纠缠在共同,又不互通的管道,三维光刻能完成吗?

再往里灌上不同颜色的乙炔氯化氯化氢气体体体看看互不互通。

两套不互通的管道看来是没难题,接下来可是氧合了。

暗红色的无氧血液流进去,鲜红色的富氧血液流出来。不过肺后边完成乙炔氯化氯化氢气体体体交换的可全是没人二根管子,是肺泡和周围的毛细血管网。

原先的肺泡再多组装好多个可是个肺脏了。

除了肺,研究人员还尝试制作了一小块肝。水凝胶包裹邮寄的肝细胞中白蛋白启动子的活性比单细胞情況高出了150倍!共同原因分析分析总粒径超过了组织工程三维光刻仪的体素大小,研究人员还构建了3个 多多更为高级的载体,把哪此被水凝胶包裹邮寄的肝细胞附着在火山玻璃的纤维蛋白上,其间也留有作为血管的空隙。

然后,研究人员向空隙中种入了人脐静脉内皮细胞,很多将五种小块“肝脏”植入了慢性肝损伤的小鼠体内。1五六天后,哪此植入的“肝脏”中依然都必须检测到活跃的白蛋白启动子,其中的肝细胞成功存活!

论文共同通讯作者Stevens教授表示:“组织工程学在这方面原因分析分析挣扎了一代人的时间。有了这项研究,一群人儿现在都必须更好地问,‘原因分析分析一群人儿能打印出看起来甚至呼吸起来更像一群人儿身体健康组织的组织,没人它们的功能都还里能是也会更像哪此组织?’这是3个 多多重要的难题,原因分析分析组织功能的好坏原因分析分析影响它作为五种治疗方法的成功程度。”

关于肺部疾病

肺脏五种的疾病或全身性疾病的肺部表现。呼吸系统由呼吸道(鼻、咽、喉、气管和各级支气管)和肺泡组成。肺脏是呼吸系统的主要器官,肺部疾病属于呼吸系统疾病。人体为了完成新陈代谢必须不断从空气中摄取氧气和排出乙炔氯化氯化氢气体体体(乙炔氯化氯化氢气体体体交换),五种乙炔氯化氯化氢气体体体交换称呼吸。肺与外界环境的乙炔氯化氯化氢气体体体交换和肺换气──肺泡与血液之间的乙炔氯化氯化氢气体体体交换称外呼吸(亦叫肺呼吸),乙炔氯化氯化氢气体体体经过血液运输到达组织后血液与组织细胞或组织液之间的乙炔氯化氯化氢气体体体交换称内呼吸(亦叫组织呼吸)。故肺脏与心血管系统有着密切的联系。肺脏除了主管呼吸功能外还具备非呼吸性的防御、免疫及内分泌代谢功能。