器官打印新突破：3D打印高細(xì)胞密度和內(nèi)嵌血管的特異性器官組織

來源：EngineeringForLife

人造器官被視為解決器官短缺問題的最佳解決方案，隨著3D打印技術(shù)的出現(xiàn)和進(jìn)步，構(gòu)建人體器官形狀的活體組織更是得到了蓬勃的發(fā)展。然而，迄今為止，所有3D打印的人體組織都缺乏用于器官修復(fù)/替換所需的細(xì)胞密度和器官級功能。具體而言，目前所制造的活性組織太小，要制造用于器官修復(fù)/替換的大型器官組織，不僅需要制造高細(xì)胞密度結(jié)構(gòu)體，同時需要構(gòu)建血管通道進(jìn)行有效的氧氣/營養(yǎng)物質(zhì)傳送。

近期哈佛大學(xué)Wyss研究所Jennifer A. Lewis等研究人員在 Science Advances 雜志上，發(fā)表了名為 "Biomanufacturing of organ-specific tissues with high cellulardensity and embedded vascular channels" 的論文，展示了一項名為 Sacrificial Writing Into Functional Tissue ( SWIFT ) 的技術(shù)，能夠用于制造更大、更有效的器官組織，為解決大組織制造難題提供了解決方案雛形。


文中首先用微孔陣列制造數(shù)十萬個OBBs (Organ building blocks,器官構(gòu)建塊，由患者特異性誘導(dǎo)多功能干細(xì)胞組成的致密細(xì)胞類器官)。然后將器官構(gòu)建塊(0BBs)與I型膠原和基質(zhì)凝膠組成的ECM溶液在0-4℃下混合成高細(xì)胞密度的活體基質(zhì)，最后通過嵌入的犧牲3D生物打印引入可灌注的血管通道，如圖1所示。

圖1 Sacrificial writing into functionaltissue (SWIFT)技術(shù)

OBBs活性基質(zhì)表現(xiàn)出犧牲材料寫入所需的自愈粘塑性行為。作為一個范例，作者造了一個可灌注的心臟組織。首先作者制造了大量的干細(xì)胞構(gòu)建體，并將它們壓縮成模具以達(dá)到高細(xì)胞密度，然后，通過嵌入式3D打印在該模具內(nèi)快速打印犧牲明膠墨水，以產(chǎn)生可用作器官組織中的血管和毛細(xì)血管的通道。在打開人造氧/營養(yǎng)輸送機(jī)制后，結(jié)果心臟組織在7天的時間內(nèi)同步融合和跳動，如圖2所示。表明，SWIFT生物打印方法可以快速組裝可灌注的患者器官特異性組織。

圖2 由SWIFT生物打印方法制造的可灌注心肌組織

SWIFT生物打印方法從初級細(xì)胞聚集物到干細(xì)胞類器官，在大規(guī)模創(chuàng)建器官特異性組織方面是非常有效的，同時實現(xiàn)具有血管通道的人體活組織的制造，是朝著在體外制造功能性人體器官的目標(biāo)邁出的一大步。


論文鏈接：https://advances.sciencemag.org/content/5/9/eaaw2459