Science:打印一颗心！人造生殖器官再现奇迹，科学家打印出会跳动的心

就在不久前，自然科学经纬团队和读者全家人解说了3D列印消化系统器官的一项出乎意料冲破：科学家们造造出了包含血管和气道、则会“呼吸”的迷你人工呼吸系统。该研究成果登上了顶尖自然科学期刊《科学》的封面。而在最从新一期《科学》上，生命体工程学家们再次冲破生命体材料的关键技术障碍，带来一项“激动人心”的从新成果。生命体列印关键技术仿真呼吸系统有组织和复制有机体肝脏骨架，让比较简单的“人造消化系统器官”将要转化成现实。美国卡耐基梅隆大学（Carnegie Mellon University）的科学家们开发造出一种创从新的3D生命体列印关键技术，以胶原为材料，制造造出具有更为高灵敏度、金色可以更为比较简单的消化系统消化系统器官有组织支架。“这种史无前例的工具，使有组织工程学应用向3D列印全体积肝脏又迈出了一步。”研究成果机构的从新闻解说。胶原是一种十分理想的生命体材料。因为这类细胞内质本身就是消化系统主要的骨架细胞内，是细胞内外基质的主要组分。它们有更多的机械其中心，为细胞内和有组织组分获取骨架空间。Andrew Hudson哈佛大学是这项研究成果的都由一作，用他的话话说，“消化系统大部分每个有组织都由胶原构成”。尽管如此，要用天然的胶原做3D列印的生命体纸张，还有难题均必须解决。“它是液体的，假如你想在热空气中则会把它列印造出来，那么你只则会在制作模拟器上得到一滩井水。”Hudson哈佛大学解释。如何让胶原保持一致完整的有组织形状，还要达到高灵敏度和高保真度？为此，Adam Feinberg名誉教授特为的研究成果团队开发了一种从新关键技术，他们将其名为为“好吃”（FRESH），全称是“悬浮井水悬浮的自由可逆式内嵌”（Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels）关键技术。这种3D列印关键技术以黄油作为保持一致平衡床下，特定剂量的胶原从灵活性的列印泵中则会挤造出后，可以在保持一致平衡胶中则会每层沉积岩和凝固。等到列印未完成，研究成果部门把熔点从低温缩减到体温，就可以让保持一致平衡用的黄油融化，同时让列印造出来的胶原骨架、内嵌胶原中则会的细胞内保持一致完好。利用FRESH关键技术，他们用细胞内和胶原成功列印造出不同体积的肝脏机体：小到毛细血管，大到与从新生儿肝脏非常的有机体肝脏基本概念，包括血管系统、腔室彼此之间的腹腔等骨架。而且，灵敏度最高达到20微米，大大超过原有关键技术100~500微米的灵敏度。研究成果部门用胶原列印造出来的人工肝脏腹腔，腹腔可以打开和停用。研究成果部门还结构设计了一个应用于两种生命体纸张列印的左横膈膜基本概念，由胶原列印造出内壁和外壁，中则会间是有机体受精卵干细胞内是从的肌肉组织内。正如他们的预期，在列印并培养4周后，这一3D人造有组织不仅保持一致了完整的骨架，并且转化成了有机体肝脏应有的集体脉搏功能！用胶原和细胞内两种生命体纸张列印造出人工横膈膜，集体脉搏的人工横膈膜。Feinberg名誉教授归纳话说：“我们的研究成果结果显示，我们能用细胞内和胶原列印造出肝脏的机体，把它们吸管似乎具有功能的电子设备，比如肝脏腹腔或跳动的横膈膜。”利用计算机断层扫描信息，研究成果部门用胶原列印造出的人工肝脏精确地复制了具有症状个体优点的解剖学骨架。有了这样一种关键技术，不仅可以用胶原列印大体积的消化系统消化系统器官，研究成果部门普遍认为，像赖氨酸、透明质酸、藻酸盐等各种多半生命体材料，都可以作为生命体纸张用于3D列印。“FRESH关键技术为有组织工程获取了一个特性强大的模拟器。”研究成果部门解说。为了让更为多人可以应用于这种3D列印关键技术，研究成果部门还将硬件模拟器的结构设计“开源”，免费分享。他们希望，不光是实验室的科研部门，甚至中则会学科技小组的学生们，也可以构建并获得低成本、高性能的3D生命体列印机。当然，研究成果者也提到，要列印符合体积的人造消化系统器官还有诸多挑战，比如大型有组织均必须数十亿的细胞内。但是或许，我们将要见证奇迹的发挥作用流程。这项FRESH关键技术与开头提到的迷你人工呼吸系统列印关键技术，“将要让按均需列印消化系统器官更为接近现实”。类似造注解：A. Lee1，*， A. R. Hudson1，*， D. J. Shiwarski1， et al.， (2019) 3D bioprinting of collagen to rebuild components of the human heart. Science. DOI： 10.1126/science.a9051