剑桥,质量。—在美国，每天都有20人因等待器官移植而死亡。虽然每年进行3万多例移植手术，但等待器官移植的患者超过11.3万名。人工生长的器官被许多人视为解决这一短缺的“圣杯”，而活体结构的3D打印技术的进步导致了3D打印器官的繁荣。然而，到目前为止，所有3d打印的人体组织都缺乏用于器官修复和替换所需的细胞密度和器官水平功能。
哈佛大学的研究人员威斯生物启发工程研究所约翰A.保尔森工程和应用科学学院（海域）设计了一种称为SWIFT的技术（牺牲写入功能组织）。他们说它克服了障碍3 d打印技术血管通道进入由干细胞来源的器官构建块(obb)组成的活基质，产生具有高细胞密度和功能的可存活的、器官特异性组织。关于3D打印器官的研究发表在科学的进步。
打印所需容器的矩阵
“这是组织制造的一个全新的范例，”共同第一作者Mark Skylar-Scott博士说，他是Wyss研究所的一名研究助理。SWIFT没有尝试3d打印整个器官的细胞，而是专注于打印支持包含大量obb的活组织结构所需的血管。这种3D打印器官的技术最终可能会被用于修复和替换含有患者自身细胞的实验室培育的人体器官。”
Swift涉及两步的过程，其始于将数百种茎细胞衍生的聚集体形成为含有约2毫升/毫升的致密的OBBS的致密，生物矩阵。接下来，通过写入和去除牺牲墨水，可以将氧气和其他营养物递送氧气和其他营养物的血管网络通过该血管网络嵌入基质内。
基于明胶基“墨水”的频道的分支网络是用薄喷嘴形成成数百万个细胞（黄色）的活性心脏组织构建体，以模仿器官脉管系统组成。信誉：哈佛大学的WYSS学院
“Forming a dense matrix from these OBBs kills two birds with one stone: Not only does it achieve a high cellular density akin to that of human organs, but the matrix’s viscosity also enables printing of a pervasive network of perfusable channels within it to mimic the blood vessels that support human organs,” said co-first author Sébastien Uzel, Ph.D., a research associate at the Wyss Institute and SEAS.
SWIFT方法中使用的细胞聚集物来自成人诱导多能干细胞，将其与特制的细胞外基质(ECM)溶液混合，制成活基质，通过离心压实。
资料来源：WYSS学院
在寒冷的温度（0-4°C）时，致密基质具有蛋黄酱的一致性 - 柔软足以操纵，而不会损坏细胞，但足够厚以保持其形状 - 使其成为牺牲3D印刷器官组织的完美培养基。在该技术中，薄喷嘴通过该基质移动沉积一股明胶“墨水”，其将电池推出在不损坏它们的情况下。
当冷基质加热到37°C时，它会变硬，变得更坚固(就像正在煮的煎蛋卷)，而明胶墨水则会融化，可以被洗掉。这就在组织结构内留下了一个通道网络，可以用含氧介质灌注来滋养细胞。
研究人员能够将通道的直径从400微米改变到1毫米，并将它们无缝连接，在组织内形成分支血管网络。
使用SWIFT的嵌入血管通道印刷的器官特异性组织，以这种方式灌注仍然可行。3D印刷器官的组织在没有这些频道的情况下长期生长，在12小时内经历了核心的细胞死亡。
为了观察这些组织是否显示出器官特定的功能，研究小组打印、排出和灌注了一个分支通道结构到一个由心脏细胞组成的基质中，并在一个多星期的时间里让介质通过这些通道流动。在此期间，心脏obb融合在一起，形成一个更坚实的心脏组织，其收缩更同步，强度超过20倍，模仿人类心脏的关键特征。
“我们的SWIFT生物制造方法在大规模创建器官特异性组织方面非常有效，从初级细胞聚集物到干细胞衍生的类器官，”通信作者说詹妮弗刘易斯、科学博士cari jo clark。那a core faculty Member at the Wyss Institute as well as the Hansjörg Wyss Professor of Biologically Inspired Engineering at SEAS. “By integrating recent advances from stem-cell researchers with the bioprinting methods developed by my lab, we believe SWIFT will greatly advance the field of organ engineering around the world.”
3D印刷器官的组织在没有SWIFT印刷的通道的情况下在培养（剩下的12小时）后在其核心中显示细胞死亡（红色），而具有通道（右）的组织具有健康的细胞。信誉：哈佛大学的WYSS学院
合作继续用于3D印刷器官
与Wyss学院教师会员正在进行合作克里斯·陈，M.D.，Ph.D.在波士顿大学，以及Sangeeta Bhatia.，M.D.，Ph.D.，在MIT，将这些组织植入动物模型并探索其主机集成。这是其中的一部分3D器官工程倡议由刘易斯和克里斯·陈共同领导
“用血管通道支持活的人体组织的能力是朝着在体外创造功能性人体器官的目标迈出的一大步，”Wyss研究所创始主任Donald Ingber医学博士说，他也是哈佛医学院血管生物学Judah Folkman教授。波士顿儿童医院的血管生物学项目，以及SEAS的生物工程教授。“詹妮弗的实验室取得的成就给我们留下了深刻的印象，包括这项研究，它最终有可能极大地改善器官工程，并延长自身器官衰竭患者的寿命。”
该论文的其他作者包括约翰·阿伦斯(John Ahrens)，他是哈佛大学威斯研究所和哈佛SEAS的在读研究生，以及前威斯研究所和哈佛SEAS成员露西·南(Lucy Nam)、瑞恩·特鲁比(Ryan Truby)博士和萨利塔·达马拉朱(Sarita Damaraju)。这项3D打印器官的研究得到了美国海军研究办公室万尼瓦尔·布什学院奖学金、美国国立卫生研究院、葛底实验室和哈佛大学威斯生物工程研究所的支持。
编辑注意：本文由Wyss研究所转载。
机器人的报告正在推出医疗机器人工程论坛会议和博览会将集中于改进下一代医疗机器人的设计、开发和制造。了解有关医疗保健机器人工程论坛的更多信息，注册将很快开放。
了下:学生计划那机器人的报告
告诉我们你的想法!