新型生物3D打印技術可以生產(chǎn)人造血管和器官組織

據(jù)南極熊了解，CU Boulder工程師開發(fā)了一種3D打印技術，可以重現(xiàn)血管的復雜幾何形狀，并且有朝一日可用于生產(chǎn)人造動脈和器官組織。CU Boulder的3D打印方法允許對對象的堅固性進行局部控制。它具有細粒度，可編程的剛性控制，使研究人員能夠模擬高度結構化但仍必須保持柔韌的復雜血管幾何形狀。

“我們的想法是在三維結構中加入獨立的機械特性，以模擬人體的自然組織，”該研究的資深作者、CU Boulder公司機械工程系副教授尹曉波說�！斑@項技術使我們能夠創(chuàng)建可以針對疾病模型進行定制的微結構，”尹曉波說。研究結果有朝一日可以為患有高血壓和其他血管疾病的人提供更好，更個性化的治療方法。

硬化的血管與心血管疾病有關，但是歷史證明，為活動脈和組織置換設計解決方案具有挑戰(zhàn)性。為了克服這些障礙，CU Boulder的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種獨特的方式來利用氧氣在設置3D打印結構的最終形式中的作用。

“氧氣通常是一件壞事，因為它導致不完全固化，”機械工程博士后研究員，該研究的第一作者丁永輝說。 “在這里，我們利用一層允許固定氧氣滲透率的層�！�

通過嚴格控制氧氣遷移及其隨后的光照，研究人員可以自由地控制物體的哪些區(qū)域固化為更硬或更柔軟 - 同時保持整體幾何形狀相同。

通過氧氣抑制輔助立體光刻法對基質(zhì)剛度和幾何形狀進行正交編程。數(shù)字投影立體光刻3D打印系統(tǒng)的示意圖設置，其中水凝膠前體溶液通過UV暴露逐層固化。插圖是3D打印的復雜對象的SEM圖像。比例尺為500μm。 b氧抑制輔助打印的示意圖，其中固化區(qū)物理地限制在固化區(qū)域和氧氣抑制層之間。 c不同紫外線照射劑量下雙鍵轉(zhuǎn)化率的深度分布。氧氣抑制層的厚度與曝光劑量的關系很弱，固化厚度也是如此。當劑量高于閾值時，雙鍵轉(zhuǎn)化率隨劑量迅速增加。 d打印水�；諛说拿鲌龉鈱W圖像，具有獨立圖案的剛度和幾何形狀（二元剛度但平坦的表面）。高光學對比度表明交聯(lián)密度的強烈差異，因此表明剛度。比例尺為200μm。 e沿b中虛線的光學對比度（黑線）和幾何（藍線）變化的量化顯示對比度（剛度）的明顯差異，但特征高度變化很�。�<1％）

“這是一個深遠的發(fā)展，朝著我們創(chuàng)造像健康細胞起作用的結構的目標邁出了令人鼓舞的第一步，”丁永輝說。

作為示范，研究人員3D打印出三個版本的簡單結構：頂梁由兩根桿支撐。結構在形狀，尺寸和材料上是相同的，但是已經(jīng)打印了桿剛度的三種變化：柔軟/柔軟，硬/軟和硬/硬。較硬的桿支撐頂梁，而較軟的桿允許其完全或部分塌陷。

研究人員用一個中國小戰(zhàn)士的身材重復了這一壯舉，將它打印出來，使外層保持堅硬而內(nèi)部保持柔軟，可以說，讓戰(zhàn)士擁有堅韌的外表和溫柔的內(nèi)心。

桌面尺寸的3D打印機目前能夠處理尺寸小至10微米的生物材料，或約為人類頭發(fā)寬度的十分之一。研究人員樂觀地認為，未來的研究將有助于進一步提高這種能力�！疤魬�(zhàn)在于為化學反應創(chuàng)造一個更精細的尺度，”尹曉波說。“但我們看到了這項技術的巨大機遇，以及人造組織制造的潛力�！�

來源：3D打印智造