日本科學(xué)家無支架生物3D打印氣管成功移植到大鼠

當(dāng)試圖生物工程學(xué)新氣管或氣道器官時，穩(wěn)定性是關(guān)鍵。想想這樣：如果一個移植的，生物3D打印的耳朵崩潰，移植接收者是一個問題，但不是一個威脅生命的耳朵。但是，如果一個3D打印的氣管癱瘓，病人會很麻煩，因?yàn)樗麄兪�去了呼吸的能力。近日，日本佐賀大學(xué)和長崎大學(xué)的研究人員使用Cyfuse Biomedical Regenova 3D生物打印機(jī)進(jìn)行無支架氣管再生。 9只大鼠氣管移植成功。

科學(xué)家在如何確保氣管穩(wěn)定方面存在不同意見：一些生物工程師認(rèn)為支架是制造人造氣道器官的最佳方法，但是這種方法可能會帶來問題和局限性。這就是為什么由佐賀大學(xué)的Koichi Nakayama領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組，曾經(jīng)在中山實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行過大鼠肝臟組織的三維打印研究，他們使用3D生物打印機(jī)制作無支架人造氣管。研究人員說，他們的3D打印氣管足夠強(qiáng)大，以防止崩潰，并測試了老鼠的結(jié)構(gòu)來證明這一點(diǎn)。

Nakayama與長崎大學(xué)的許多研究人員合作，希望開展一項(xiàng)研究，以開發(fā)一種新的無腳手架方法來創(chuàng)建人造氣管，使用一些最先進(jìn)的3D生物打印技術(shù)。在這項(xiàng)研究中，研究小組在自交系動物模型中制造了由孤立細(xì)胞產(chǎn)生的不含腳手架的氣管樣移植物。

盡管Nakayama已經(jīng)承認(rèn)研究的預(yù)算很低，但研究人員卻擁有一個令人印象深刻的生物打印機(jī)器：Cyfuse Biomedical的Regenova生物打印機(jī)。 Regenova在使用“Kenzan方法”方面是獨(dú)一無二的，這種方法有點(diǎn)奇怪，將細(xì)胞簇的球狀體分散到鋒利的尖峰上以保持其位置。這可能是世界上最先進(jìn)的烤肉串！

日本研究人員將Regenova交付給F344實(shí)驗(yàn)鼠，收集軟骨細(xì)胞和間充質(zhì)干細(xì)胞，分別購買大鼠肺微血管內(nèi)皮細(xì)胞。然后，使用Regenova 3D生物打印機(jī)，研究人員能夠使用前述的偏斜過程3D打印微小的人造氣管，讓結(jié)構(gòu)在生物反應(yīng)器中成熟以確保細(xì)胞生長。

在這令人難以置信的生物打印過程中，Cyfuse Biomedical打印機(jī)將球狀體放置在長度為每邊3.2毫米的9×9針陣列中。每根不銹鋼針的外徑為0.17毫米，每根針之間的距離為0.4毫米。細(xì)胞球體由96孔板的機(jī)器人控制的25號噴嘴吸入。總共使用384個球狀體來產(chǎn)生管狀3D打印的氣管。

一旦完全成熟，將3D打印的無支架氣管作為氣管移植物移植到F344大鼠中，每只動物在全身麻醉下進(jìn)行。然后，一旦植入，測量人造氣管的機(jī)械強(qiáng)度，進(jìn)行組織學(xué)和免疫組織化學(xué)檢查。

實(shí)驗(yàn)中總共使用了9只大鼠，在移植生物打印的氣管之后的每一天都仔細(xì)檢查了23天。在檢查過程中，研究人員發(fā)現(xiàn)3D打印的氣管在用硅膠支架輔助移植時足夠堅(jiān)固，用于防止人造氣管的塌陷，并支撐移植物，直到有足夠的血液供應(yīng)。組織學(xué)觀察軟骨形成和血管發(fā)生。

盡管兩個實(shí)驗(yàn)室老鼠由于氣管分泌物的滯留而經(jīng)歷了“喘息”，但是這些研究人員說他們的生物打印的氣管是一個巨大的成功。這樣的后果呢？ 3D打印似乎是為大鼠創(chuàng)建人造氣管替代物的有效手段。它能為人類做同樣的事嗎？時間會證明。

來源：中國3D打印網(wǎng)
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