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新的3D生物打印技术利用紧密模拟人体皮肤的血管
2019-11-05    阅读量:30498    新闻来源:互联网     |  投稿

科学家在生物打印领域取得了越来越多的惊人进展,即使用一种3D打印技术来制造生物组织。在研究人员伦斯勒理工学院 开发的技术为3D打印的活体皮肤也有血管。他们的研究结果发表在《组织工程》第A部分上stylechina.com


3D打印也称为“成瘾性制造”。这是一种从数字文件中制作三维立体物体的方法。工业应用中使用的3D打印通常利用碳纤维作为原材料。在生物打印中,诸如单细胞悬浮液之类的生物材料被用作原始材料。


Rensselaer的研究人员将人类活细胞用作“生物墨水”,并将其打印到皮肤状结构中。这项技术的附加功能是添加了在血管内部排列的人内皮细胞和围绕内皮细胞的人周细胞。这些与动物胶原蛋白和通常在皮肤移植物中发现的其他类型的结构细胞一起使用。几周后,细胞开始沟通并形成血管结构。


化学和生物工程学副教授,生物技术和跨学科研究中心(CBIS)成员Pankaj Karande说:“目前,作为临床产品提供的任何东西都更像是创可贴。” 卡兰德(Karande)领导了这项研究。“它可以加速伤口的愈合,但最终会脱落。它从未真正与宿主细胞整合。”

新的3D生物打印技术利用紧密模拟人体皮肤的血管 ,stylechina.com

但是由于血管系统功能正常,这种新方法似乎并非如此。


卡兰德说:“作为致力于重建生物学的工程师,我们一直赞赏并意识到,生物学远比我们在实验室中制作的简单系统复杂。” “当我们开始接近这种复杂性时,生物学使我们接管并且开始越来越接近自然界中存在的东西,我们感到很惊讶。”


耶鲁大学的另一组研究人员将经过实验3D打印的皮肤移植到了小鼠模型上。皮肤开始与鼠标自身的血管沟通并连接。卡兰德(Karande)指出,这意味着血液和营养物质实际上已经转移到了移植物中。


下一步是将皮肤移植物推进人类临床应用。为此,他们需要使用类似于CRISPR基因编辑的方法来编辑供体细胞,以使血管不会被患者的身体排斥。


卡兰德说:“我们仍未迈出这一步,但距离我们只有一步之遥。”


此外,烧伤患者通常会使用受损的神经和血管末梢进行皮肤移植。这仍然遥遥无期,但是这项新研究非常有前途。对于不太复杂的皮肤移植需求(例如糖尿病或压力性溃疡),它也可能有更直接的应用。


卡兰德说:“对这些患者来说,这是完美的选择,因为溃疡通常出现在身体的不同部位,可以用较小的皮肤块来解决。糖尿病患者的伤口愈合通常需要更长的时间,这也可能有助于加速这一过程。”



CBIS主管Deepak Vashishth表示:“这一重大发展突显了3D生物打印在精密医学领域的巨大潜力,其中可以针对特定情况并最终针对个人量身定制解决方案。” “这是伦斯勒(Rensselaer)的工程师如何解决与人类健康有关的挑战的完美典范。”


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