3-D打印人心

卡内基·梅隆大学（Carnegie Mellon University）的一组研究人员发表了一篇论文科学该详细介绍了一种新技术，使任何人都可以从人体中主要的结构蛋白胶原蛋白（胶原蛋白）中进行3-D生物构成组织支架。这种首先的方法使组织工程领域更近一步，即能够打印出全尺寸的成年人类心脏。

该技术被称为悬浮水凝胶的自由形式可逆嵌入（新鲜），使研究人员能够克服与现有的3-D生物打印方法相关的许多挑战，并使用软材料和生物材料实现了前所未有的分辨率和忠诚度。

每个器官人体，例如心脏，是由由称为细胞外基质（ECM）的生物支架组合在一起的专门细胞建造的。这种ECM蛋白网络提供了细胞正常功能所需的结构和生化信号。但是，到目前为止，不可能使用传统的生物制作方法来重建这种复杂的ECM体系结构。

“我们所展示的是，我们可以从细胞中打印出心脏的碎片，并将胶原蛋白分成真正起作用的部分，例如心脏阀或小跳动的心室，”生物医学工程学教授（BME）和材料科学和卡内基·梅隆（Carnegie Mellon）的工程，其实验室执行了这项工作。“通过使用人心脏的MRI数据，我们能够准确地重现患者特异性的解剖结构以及3-D Bioprint胶原蛋白和人类心脏细胞。”

美国有4000多名患者正在等待心移植，而全球数以百万计的其他人需要心脏，但没有资格参加候补名单。需要替换器官的需求是巨大的，需要新的方法来设计能够修复，补充或替换长期器官功能的人工器官。卡内基·梅隆（Carnegie Mellon）的成员Feinberg生物工程器官倡议，正在努力通过新一代的生物工程器官来解决这些挑战，这些器官更加紧密地复制天然器官结构。

BME Ph.D. Andrew Hudson解释说：“胶原蛋白是一种非常理想的生物材料对3-D印刷的生物材料，因为它实际上是您体内的所有组织。”Feinberg实验室的学生和论文的联合第一作者。“但是，很难3D打印的原因是，它是一种液体的开始 - 因此，如果您尝试在空中打印它，它就在您的构建平台上形成了一个水坑。因此，我们已经开发了一种技术防止它变形。”

在Feinberg的实验室中开发的新鲜3-D生物打印方法使胶原蛋白可以在凝胶的支撑浴中逐层沉积，从而使胶原蛋白有机会在将其从支撑浴中取出之前固化到位。使用新鲜，通过将凝胶从室温加热到印刷品后，可以轻松融化凝胶。这样，研究人员就可以去除支撑凝胶，而不会损坏由胶原蛋白或细胞制成的印刷结构。

对于3-D生物打印的领域，这种方法确实令人兴奋，因为它允许在大规模的人体器官上打印胶原蛋白脚手架。而且它不限于胶原，作为包括纤维蛋白，藻酸盐和透明质酸在内的其他各种软凝胶，可以使用新鲜技术进行3D生物打印，从而提供强大而适应性的组织工程平台。重要的是，研究人员还开发了开源设计，因此，从医学实验室到高中科学课程，几乎任何人都可以建立并可以使用低成本，高性能的3-D生物打印机。

展望未来，新鲜在再生医学的许多方面都有应用，从伤口修复到器官生物工程，但这只是生物制造领域不断增长的一部分。Feinberg说：“实际上，我们正在谈论的是技术的融合。”“不仅是我的实验室在生物构图中所做的工作，还来自干细胞科学，机器学习和计算机模拟领域的其他实验室和小公司，以及新的3-D生物构图硬件和软件。”

Feinberg补充说：“重要的是要了解，还有很多年的研究要做。沿着那条路。”

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