您可以进行三维打印,从植物盆到家具,甚至还有几个能够用于移植的3D打印器官结构的实验室。但是有些器官比其他器官更难创造。其中一个重大挑战是,我们的许多器官都与复杂的血管网络交织在一起,这对于器官的功能至关重要中国风格网stylechina.com。打印这些容器很困难,但莱斯大学的研究人员现在已经找到了一种方法 - 在设计工作室的帮助下。
3D打印功能器官的承诺一直是减轻现有的捐赠系统。根据美国器官共享网络的统计,目前美国有超过74,000名人员正在等待捐献器官,但在2019年的前三个月,仅进行了9,502例移植手术。可用的供体器官短缺,按需进行3D打印可能是一种解决方案。然而,为了与真实的人体器官竞争,这些3D打印的器官必须能够承担其预期的功能。对于一个相对简单的器官,如膀胱,这并不太难。但是,例如,3D打印肺部是一个完全不同的故事。
肺是复杂的结构,具有复杂的通气管和血管通路,彼此相互作用以形成功能性肺。赖斯米勒是莱斯大学的生物工程师,他认识到三维打印如此精致的交织血管网络是一件艺术品,因此他获得了艺术家的帮助。
通过Thingiverse,一系列3D打印机的开源设计,他找到了设计公司Nervous System的创始人Jessica Rosenkrantz和Jesse Louis-Rosenberg 。通常,他们创造珠宝,灯具,谜题或其他物品 - 而不是器官 - 但他们的科学设计已经类似于米勒所寻求的结构类型。“我们从没想过我们有机会把它带回来并设计活组织,”Rosenkrantz 说。
这些团队的合作也包括凯利史蒂文斯在华盛顿大学的生物工程小组,他们的努力成果上周在他们宣布创建一个3D打印的小肺时成为科学的封面-模仿空气管道和血管的结构。
他们创造的结构必须具有足够的灵活性以充当器官,因此工程师使用了一种技术,其中合成材料响应光线从液体转变为固体。为了防止结构过于僵硬,他们使用食用染料在需要的地方阻挡光线,并且仅产生非常薄的固体层以形成柔性的整体结构。
他们的原理验证研究表明,3D打印的水凝胶模型足够强大,可以承受在真实肺部发生的那种运动。印刷结构仅代表肺的一小部分,仅一个肺泡亚单位,不超过一分钱。
这些类型的交织网络不仅发生在肺部,也发生在其他器官中。该小组研究的另一部分涉及为小鼠创建3D打印肝脏。他们使用相同的水凝胶印刷方法来制造带有血管的支架,可以在其周围生长肝细胞。在具有肝损伤的小鼠中移植这些结构后,3-D印刷的器官在两周后能够恢复肝功能。
适用于人类移植的全功能3D打印肺或肝脏仍然需要一段时间,但为了帮助现场进步,Miller和他的同事们确保他们为本研究创建的所有水凝胶设计文件都是开源的。这意味着在3D打印机构上工作的任何其他团体都可以在自己的工作中使用他们的软件。
我们距离数千名器官捐赠等候名单上的三维印刷器官还有几年的时间,但通过分享材料并与艺术家合作,这些生物工程师为我们带来了又一步。