華裔科學(xué)家獲3D生物打印技術(shù)領(lǐng)域突破性進展

       今年早些時候，組織工程與血管生物學(xué)專家、倫斯勒理工學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系助理教授戴國豪博士因其使用3D細(xì)胞打印技術(shù)進行人體組織生物制造的研究獲得了美國自然科學(xué)基金會青年學(xué)者獎。此獎項是獎勵那些在學(xué)術(shù)生涯之初就有高質(zhì)量的科學(xué)研究和新穎的教育活動的青年教授，是美國國家科學(xué)基金會的最有競爭力的獎項之一。

       成體神經(jīng)干細(xì)胞被認(rèn)為在治療和修復(fù)受損或病變的神經(jīng)系統(tǒng)方面有很大的潛力。然而，此種細(xì)胞非常罕見，很難用于實驗室環(huán)境，因為此種細(xì)胞在離開其母體環(huán)境后，往往很快就會失去功能。
       戴國豪博士用了五年時間，44萬美元研究資金設(shè)計并開發(fā)出一種新型3D細(xì)胞打印技術(shù)，并用該技術(shù)3D打印出一個“血管段”——即成體神經(jīng)干細(xì)胞原生環(huán)境的復(fù)制品。

       與細(xì)胞在體內(nèi)的原始狀態(tài)不同，實驗室內(nèi)生成的細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)往往是2D的。因此，創(chuàng)造和研究3D組織的一個主要挑戰(zhàn)是組織的擴散限度，它很快就會因無血液提供氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)而死亡或失去效力。
       為了克服這一挑戰(zhàn)，戴博士和他的團隊花了幾年時間開發(fā)出一款3D生物打印機，它能夠在同一層面同時精確地沉積細(xì)胞、水凝膠和其他材料。利用這個平臺，戴博士開發(fā)出了生物制造血管通道的技術(shù)，該血管通道可向3D打印的生物組織提供營養(yǎng)和氧氣。
      “我們身體的幾乎每一個部分都有血管，它運輸氧氣和營養(yǎng)，使我們的細(xì)胞得以生存。同樣的，3D打印的細(xì)胞組織也需要一個血管系統(tǒng)，以維持其生存�！贝鲊�豪說�！拔覀兊脑O(shè)備可以3D打印出帶細(xì)小通道的組織，該組織的功能與血管相同。這使我們能夠3D打印出更加類似人體內(nèi)真正組織的細(xì)胞組織”。
       戴國豪的研究團隊還使用3D組織打印技術(shù)，以幫助研究血管內(nèi)皮的功能，這是分布在整個循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)部的薄薄一層細(xì)胞，它受環(huán)境因素，如血液和平滑肌細(xì)胞相互作用的影響。 內(nèi)皮機能障礙被認(rèn)為會導(dǎo)致許多血管疾病，包括炎癥、血栓形成、動脈粥樣硬化。
       如果成功，該項目可能會顯著擴大的細(xì)胞在實驗室設(shè)定的效能和壽命，并使科學(xué)家們更清晰地了解細(xì)胞外環(huán)境如何影響細(xì)胞的行為。

戴國豪博士簡介
       戴國豪博士1988-1992年就讀于北京大學(xué)力學(xué)系，1992-1995年在吳望一教授指導(dǎo)下從事生物力學(xué)方面的研究并獲得碩士學(xué)位。1995年開始攻讀麻省理工學(xué)院 (Massachusetts Institute of Technology)博士，主修心血管生物力學(xué)，并獲得哈佛大學(xué)－麻省理工學(xué)院聯(lián)合培養(yǎng)的生物醫(yī)學(xué)工程博士。他于2002-2007年在哈佛醫(yī)學(xué)院從事血管生物學(xué)方面的博士后研究。戴國豪博士于2008年加入倫斯勒理工學(xué)院 (Rensselaer Polytechnic Institute, 簡稱RPI), 任生物醫(yī)學(xué)工程系助理教授至今。他還獲得了美國心臟學(xué)會頒發(fā)的青年科學(xué)家獎（American Heart Association,Scientist Development Award). 他的研究方向涵蓋干細(xì)胞，心血管組織工程和再生醫(yī)學(xué)等多樣前沿科學(xué)領(lǐng)域。