Tessella Biosciences 開發(fā)新型生物墨水，可3D打印逼真的肺組織

2025年7月15日，南極熊獲悉，加拿大麥克馬斯特大學(xué)的衍生公司TessellaBiosciences開發(fā)了一種新型生物墨水，使科學(xué)家能夠 3D 打印出能夠像真實肺一樣擴(kuò)張和收縮的軟肺組織。

這種材料旨在在體溫下保持穩(wěn)定，為研究呼吸系統(tǒng)疾病和測試潛在治療方法提供更精確的體外模型。與許多現(xiàn)有的生物墨水不同，它們需要低溫條件，而且打印后經(jīng)常變形，而 Tessella 的配方可以在不到一小時內(nèi)生成柔韌、可拉伸的結(jié)構(gòu)，并在生理溫度下保持形狀。

麥克馬斯特大學(xué)的衍生公司由醫(yī)學(xué)副教授 Jeremy Hirota、化學(xué)和化學(xué)生物學(xué)系教授 Jose Moran-Mirabal 以及 Vanier 學(xué)者兼博士生 David Gonzalez Martinez 于 2024 年創(chuàng)立。

Hirota說：“肺會呼吸。我們每次呼吸，肺都會張開又閉合。不需要科學(xué)家就能明白，這種硬塑料不是肺�！�

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生物打印肺組織模型

盡管生物醫(yī)學(xué)研究取得了重大進(jìn)展，但許多實驗室仍然依賴于僵硬的塑料培養(yǎng)系統(tǒng)，而這些系統(tǒng)無法反映肺部在呼吸過程中的行為。這種脫節(jié)成為了 Tessella 的起點，當(dāng)時 Hirota 開始著手尋找一種更切合實際的方法來研究慢性阻塞性肺病 (COPD) 和肺纖維化等疾病。

為了解決這一問題，研究小組開發(fā)了一種可以拉伸、壓縮并保持形狀的材料，為研究人員提供了一個更真實的環(huán)境來觀察細(xì)胞的行為和對治療的反應(yīng)。

這種生物墨水的設(shè)計初衷是與標(biāo)準(zhǔn)實驗室設(shè)備兼容。據(jù)莫蘭-米拉巴爾介紹，它不需要專門的生物打印機(jī)，因此更廣泛的研究團(tuán)隊無需進(jìn)行大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施升級即可使用它。

此外，項目還獲得了麥克馬斯特大學(xué)的早期支持。莫蘭-米拉巴爾獲得了教授創(chuàng)業(yè)獎學(xué)金，由理學(xué)院、教務(wù)長辦公室和麥克馬斯特創(chuàng)業(yè)學(xué)院共同提供，總額達(dá)12.5萬美元。

核心平臺搭建完成后，團(tuán)隊正在探索更廣泛的應(yīng)用，包括可打印的皮膚移植和用于局部修復(fù)的組織貼片。雖然完整的器官生物打印仍是一個長期目標(biāo)，但 Tessella 目前專注于再生醫(yī)學(xué)和疾病建模的短期應(yīng)用。

△一名研究生（左）正在觀看 Tessella Biosciences 聯(lián)合創(chuàng)始人 David GonzalezMartinez（中）和 Jose Moran-Mirabal（右）使用他們的新型生物墨水進(jìn)行實驗。這種生物墨水可在體溫下打印靈活、穩(wěn)定的 3D 結(jié)構(gòu)。圖片來自麥克馬斯特大學(xué)的 Georgia Kirkos。

邁向更具響應(yīng)性的肺模型

這家從麥克馬斯特大學(xué)分拆出來的公司并非唯一一家推動現(xiàn)實肺組織模型研發(fā)的公司。去年，生物技術(shù)研究公司Frontier Bio報告稱，他們通過結(jié)合生物打印技術(shù)與干細(xì)胞的自組織特性，在實驗室培養(yǎng)肺組織方面取得了進(jìn)展。該公司利用肺細(xì)胞和生物材料的混合物，引導(dǎo)干細(xì)胞形成細(xì)支氣管、肺泡囊和纖毛，這些都是肺部的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。

這種工程組織能夠產(chǎn)生黏液和表面活性劑，復(fù)制關(guān)鍵的肺功能。這項技術(shù)旨在取代不可靠的動物模型，或可改善慢性阻塞性肺病 (COPD) 和新冠肺炎 (COVID-19) 等疾病的藥物檢測。此外，這項技術(shù)還具有長期潛力，可用于肺移植，并將類似方法應(yīng)用于其他器官。

同年，諾丁漢特倫特大學(xué)(NTU) 的研究人員創(chuàng)造了逼真的 3D 打印心臟和肺模型，模擬出血、跳動和呼吸等功能，以支持移植手術(shù)訓(xùn)練。

這些模型基于真實人體器官的3D掃描，可復(fù)制真實組織的觸感和運動，為醫(yī)療專業(yè)人員提供安全的操作練習(xí)和技能提升的途徑。在弗里曼心肺移植協(xié)會的資助下，這些模型已在英國軍方和民用醫(yī)院投入使用�？芍貜�(fù)使用性和低成本為醫(yī)療機(jī)構(gòu)提供了一種便捷的培訓(xùn)解決方案。