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科學(xué)家利用改裝3D打印機(jī)成功打印出非活性人體組

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責(zé)任編輯：傳說(shuō)的落葉時(shí)間：2015-10-27 08:52

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[導(dǎo)讀]名的美國(guó)高等學(xué)府卡內(nèi)基梅隆大學(xué)（CMU）的研究團(tuán)隊(duì)使用柔性材料利用改裝的3D打印機(jī)打印出了非活性的冠狀動(dòng)脈和胚胎心臟。

如何利用3D打印制造出具有實(shí)際功能的人類器官一直都是當(dāng)今學(xué)術(shù)界最熱門的話題。在相關(guān)研究正在全球范圍內(nèi)積極開(kāi)展的同時(shí)，開(kāi)發(fā)所需生物打印材料的工作也在馬不停蹄地進(jìn)行。本周，著名的美國(guó)高等學(xué)府卡內(nèi)基梅隆大學(xué)（CMU）就傳來(lái)了這方面的好消息：他們的一支研究團(tuán)隊(duì)使用柔性材料利用改裝的3D打印機(jī)成功打印出了非活性的冠狀動(dòng)脈和胚胎心臟。

“我們成功地通過(guò)冠狀動(dòng)脈的MRI圖像和胚胎心臟的3D圖像使用膠原蛋白、褐藻膠和纖維蛋白等柔性材料打印出了高分辨率且高質(zhì)量的實(shí)體。”CMU材料科學(xué)工程兼生物工程的副教授Adam Feinberg表示。
目前生物3D打印面臨的最大挑戰(zhàn)之一就是所使用的材料必須是柔性的。剛性材料在打印時(shí)會(huì)迅速冷卻，從而能夠起到對(duì)下一層的支撐作用，令打印繼續(xù)進(jìn)行，而柔性材料由于質(zhì)地較軟很難做到這一點(diǎn)。“打印柔性材料可能出現(xiàn)的問(wèn)題就如同果凍一樣 — 在空間中打印時(shí)，它們會(huì)因自身的重量而塌陷，”Feinberg解釋說(shuō)，“所以我們開(kāi)發(fā)出了一種新方法，將其在特殊制成材料中進(jìn)行打印，也就是在膠體中打印另一個(gè)膠體。這種方法幫助我們很好地實(shí)現(xiàn)了柔性材料層層打印時(shí)的精確定位。”

實(shí)際上，此次CMU采用的這種名為“FRESH”（懸浮水凝膠的自由可逆嵌入）的膠體技術(shù)并非首次被用于支撐易碎的3D打印柔性材料結(jié)構(gòu)。上個(gè)月，佛羅里達(dá)大學(xué)就利用類似的技術(shù)完成了一個(gè)3D打印人體細(xì)胞和其它柔性材料的項(xiàng)目。他們的方法用到了一種名為 Carbopol EDT 2020的顆粒狀水凝膠。該材料有點(diǎn)類似普通的洗手液，所具有的特殊結(jié)構(gòu)可起到腳手架的作用，從而能夠?qū)崿F(xiàn)自身的懸空。
那么，F(xiàn)RESH技術(shù)又有什么不同的呢？CMU的研究團(tuán)隊(duì)表示，該方法的亮點(diǎn)主要在于打印柔性材料使用了一種全新的方式。“最近，在組織工程上使用多種不同材料進(jìn)行3D打印已經(jīng)成為了一種趨勢(shì)，不過(guò)到目前為止，將膠原纖維或蛋白一類的組織工程膠體成功組裝卻仍未被實(shí)現(xiàn)。”研究成員之一的TJ Hinton表示。研究團(tuán)隊(duì)還表示，該方法所使用的膠體在人體溫度下就能融化。這可有效避免對(duì)生物分子或活細(xì)胞造成傷害。

除了上面這些，新技術(shù)的另一大優(yōu)點(diǎn)就是所需硬件的成本非常低。要知道大部分的生物3D打印機(jī)不僅價(jià)格昂貴（超過(guò)10萬(wàn)美元），操作也很困難。而CMU的新方法只需將消費(fèi)級(jí)打印機(jī)進(jìn)行簡(jiǎn)單的改裝就能使用。事實(shí)上，開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)此次的成功就是利用開(kāi)源的軟硬件實(shí)現(xiàn)的。

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