研究人員利用3D打印制作功能性肝組織單元

來(lái)自烏得勒支大學(xué)（荷蘭）的一個(gè)團(tuán)隊(duì)致力于新型3D生物打印技術(shù)及其在醫(yī)學(xué)和生物醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用，該研究團(tuán)隊(duì)剛剛發(fā)表了一項(xiàng)關(guān)于大規(guī)模功能性肝單元體積生物打印的新研究。該研究題為"類(lèi)器官和光學(xué)調(diào)諧水凝膠的生物打印以建立肝臟樣代謝生物工廠"，發(fā)表在材料科學(xué)和3D打印領(lǐng)域領(lǐng)先的科學(xué)期刊之一Advanced Materials（Wiley）雜志上。它是開(kāi)放獲取的，目前以電子方式提前出版，補(bǔ)充信息中提供了更多數(shù)字和內(nèi)容。

正如烏得勒支大學(xué)副教授、該研究的作者之一Riccardo Levato告訴南極熊的那樣，研究人員能夠超快速（<20秒）大規(guī)模（>1 立方厘米）進(jìn)行肝臟單元生物打印，這些單元具有功能性，能夠執(zhí)行天然肝臟在我們體內(nèi)執(zhí)行的關(guān)鍵毒素消除過(guò)程。為了實(shí)現(xiàn)這一突破，他們開(kāi)發(fā)了一種通過(guò)可見(jiàn)光斷層掃描進(jìn)行體積生物打印的新方法。生物打印如此大的肝臟功能單元的能力將為再生醫(yī)學(xué)和藥物開(kāi)發(fā)測(cè)試（DDT）開(kāi)辟新的機(jī)會(huì)。

此前，在2019年，南極熊報(bào)道了同一團(tuán)隊(duì)在生物制造領(lǐng)域首次開(kāi)創(chuàng)這種技術(shù)時(shí)取得的成果的報(bào)道。應(yīng)該注意的是，體積生物打印是一種3D打印，可以同時(shí)從各個(gè)方向構(gòu)建零件和結(jié)構(gòu)，被認(rèn)為是未來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜器官3D生物打印的關(guān)鍵。從這項(xiàng)工作中，該團(tuán)隊(duì)在洛桑的合作者的衍生產(chǎn)品Readyly3D應(yīng)運(yùn)而生。

研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)"使細(xì)胞透明"，這樣它們就可以克服體積印刷的主要限制，即避免印刷偽影和由于細(xì)胞引起的光散射而導(dǎo)致的分辨率損失。通過(guò)這種方式，所有細(xì)胞打印應(yīng)用都可以真正實(shí)現(xiàn)體積生物打印。由于體積打印依賴于3D中光線的精確形貌，因此通常只能在高度透明的材料中實(shí)現(xiàn)。然而，高濃度的細(xì)胞可以散射光，以至于阻礙某些打印。

在這項(xiàng)工作中，研究人員開(kāi)發(fā)了一種使用生物友好型化合物的新材料配方，該化合物目前在醫(yī)學(xué)上用作冠狀動(dòng)脈造影劑（碘沙醇），其基本上可以"使細(xì)胞透明"。通過(guò)這種方式，即使在組織工程應(yīng)用所需的高細(xì)胞密度下，它們也可以實(shí)現(xiàn)高打印保真度。此外，類(lèi)似的策略可以在生物打印領(lǐng)域之外使用，例如，用微粒和納米顆粒（陶瓷，金屬等）打印復(fù)合樹(shù)脂。

研究人員首次通過(guò)打印類(lèi)器官構(gòu)建了一個(gè)大型（>1立方厘米）可行且功能正常的肝臟單元。類(lèi)器官是小型化的（最大1毫米）干細(xì)胞制成的單位。使用安全光，超快速的制造速率和體積生物打印的非接觸性方式允許保持類(lèi)器官的安全和活力。

烏得勒支大學(xué)的研究小組展示了如何將細(xì)胞打印到不同的3D結(jié)構(gòu)中，可以提高它們作為肝臟工作的能力，這表明生物打印確實(shí)可以用來(lái)改善打印結(jié)構(gòu)和天然組織之間的功能相似性。他們還展示了印刷結(jié)構(gòu)如何成功地消除可能對(duì)我們身體有害的化合物的能力。通過(guò)生物打印，我們還創(chuàng)造了不同的多孔結(jié)構(gòu)，可以注入營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并"取代"血管的作用。