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    科學家用3D打印開發出可模擬器官功能的人造組織

    日前,多倫多大學的研究人員使用3D打印技術開發出一種全新的方法可以在人體之外培育出接近真實的人體組織——AngioChip。他們聲稱這一發現可能最終導致人類能夠維修或更換受損的器官。他們的這一發現於本周一(2016年3月8日)被發表在了《Nature Materials》 科學家們說,他們“person-on-a-chip(芯片上的人)”技術是一種可以用於藥物測試的強大工具。使用這種技術,藥物試驗——和任何危險的副作用——就可以在人體組織上實施而不會將人的生命置於危險的境地。

    該研究團隊負責人、化學工程教授Milica Radisic說:“您可以將腫瘤與心髒細胞連接在一起去查看哪種藥物能夠腫瘤而不傷害心髒。”


    Radisic是一位生物工程領域的“超級巨星”,她掌握了如何將幹細胞變成一顆微型跳動的心髒的秘密。在這個項目中,她與博士生Boyang Zhang共同聯手,開發和設計了這種“下一代”的組織。


    所謂的AngioChip,聽上去似乎是某種芯片,實際上它的設計也借鑒了計算機芯片的原理,但是它實際上是一塊可以借助其內部的人造血管將多個器官在人體外連接起來的組織。這些微小的管道像拚板玩具那樣相互交錯,這使得科學家們不僅能夠將兩個人造器官連接在一起,而且能夠評估它們之間的相互作用。

    多倫多大學的研究員Boyang Zhang在他的實驗室裏,他在那裏開發AngioChip。

    但是就像拚板那樣,如何將這些可生物降解的小塊放在一起也是一個挑戰。

    hang打造的AngioChip大概有一個女人的拇指指甲那麽大,他是借助一種全新的3D打印技術在計算機芯片設計的基礎上開發的,但是這裏的線路不是電子材料,而是人工血管。

    “與使用電子線路不同,我們借助設計的人工血管構建(這些組織)。”他說。

     就像在玩一種人體版的疊疊高(Jenga)遊戲,Zhang必需用手工堆疊起一係列超薄的3D打印可生物降解層,其中的每一層都是用一種被稱為POMaC的獨特聚合物3D打印出來的,這些薄片上麵會加蓋由血管形成的管道結構,這些管道像人的頭發絲那樣細。構建完成之後,Zhang會用UV光把這些小片“粘”到一起,就做成了AngioChip。

    為了驗證該“芯片”,研究人員們通過手術將AngioChip植入了老鼠體內。隨後他們觀察到了一副迷人的景象——老鼠的血液順利地通過了這些人工血管,毫無堵塞,就像它是在一個自然的管道裏那樣。

    “你能夠實實在在地看到老鼠的血液流經我們植入的人工網絡。”Zhang說,並補充稱這樣的結果“非常令人興奮”。

    科學家們還將該結構浸入了一種含有活細胞的液體溶液中,在這裏這些活細胞迅速生長並能夠模擬人體器官中的細胞。到目前為止,研究團隊已經使用這種方法為心髒和肝髒構建了仿真模型,這些模型的功能就像真心髒和肝髒那樣。

    盡管研究人員們已經開始商業化該技術,不過Zhang說他的下一個目標是評估該芯片組(指AngioChip)在降解或被自然吸收之前究竟能夠持續多久。

    此外,由於AngioChip目前還隻能靠手工製作,Radisic建議研究人員們進一步升級AngioChip的製造方法,盡早擺脫手工的方式。