創(chuàng)想三維：神經(jīng)系統(tǒng)與萊斯大學(xué)合作使用3D打印機打印出血管網(wǎng)絡(luò)

　　過去幾年，神經(jīng)系統(tǒng)一直致力于紡織品的3D和4D打印試驗，現(xiàn)在他們所有的研究都得到了回報。馬薩諸塞州薩默維爾市的這家公司以其創(chuàng)造性的設(shè)計過程而聞名，他們將編程和藝術(shù)結(jié)合到大多數(shù)重要的項目中來,吸引了萊斯大學(xué)的生物工程師向他們尋求更多的專業(yè)知識。

　　助理教授喬丹·米勒邀請神經(jīng)系統(tǒng)團隊與他的研究人員一起進行一次令人難以置信的旅程，通過生物打印制作出可能的血管網(wǎng)絡(luò)實例，利用他們對軟件和材料的知識，找到一種制造軟性水凝膠的方法。這不是幻想，而是一條通向思想的道路，這種思想可以讓我們在某一點上建立真正的血管化結(jié)構(gòu)。米勒解釋說：“在我們的研究中，我們能夠很容易地制造出大的組織塊，但是正如許多從事生物打印的科學(xué)家之前發(fā)現(xiàn)的那樣，保持細胞的存活是非常困難的。生存能力成為目標(biāo)，隨著生物打印技術(shù)的全面掌握，它最終可能為真正制造可移植到人體的器官打開大門。”

　　顯示不同體積內(nèi)產(chǎn)生的肺部模擬結(jié)構(gòu)的渲染

　　以3D打印機為核心的開源技術(shù)為萊斯大學(xué)的生物工程人員提供了巨大的機會，使他們在工作中取得進展，這也是他們首先進入神經(jīng)系統(tǒng)的原因。約旦開始著迷他們正在創(chuàng)造的結(jié)構(gòu)，特別是在他們的生長物體系列，該系列于2014年8月和9月在紐約Stonybrook的西蒙斯幾何和物理中心展出。在與神經(jīng)系統(tǒng)交談時，他的提議涉及到他們所描述的“史詩般的任務(wù)”，即創(chuàng)造模擬的合成組織和人體器官。

　　神經(jīng)系統(tǒng)團隊在他們的案例研究中說：“我們的生成系統(tǒng)受到大自然的啟發(fā)，并利用它們來制造生物，這是一個夢想成真地想法。”

　　在其他地方進行了研究

　　“表明天然合成食品染料可以用作光吸收劑，使含有復(fù)雜和功能性血管結(jié)構(gòu)的水凝膠的立體光刻生產(chǎn)成為可能。使用這種方法，他們展示了研究流體混合器、瓣膜、血管間運輸、營養(yǎng)物質(zhì)輸送和宿主植入的功能性血管拓撲結(jié)構(gòu)。”

　　隨著米勒和他的擴展團隊繼續(xù)致力于開發(fā)生物工程所需的工具，他們的部分研究產(chǎn)生了一種新的3D打印工作流程，稱為板巖(組織工程的立體光刻設(shè)備)。他們的專利硬件可以將細胞生物打印在軟凝膠中，就像血管網(wǎng)絡(luò)一樣。神經(jīng)系統(tǒng)伴隨著他們(追溯到2016年)，在這個生物打印的進化過程中，他們設(shè)計了網(wǎng)絡(luò)的材料，包括用于創(chuàng)建“纏繞血管網(wǎng)絡(luò)”的定制軟件。這些網(wǎng)絡(luò)可以連接到氧氣和血流的入口和出口，使用特定的算法來“增長”分支氣道。

　　神經(jīng)系統(tǒng)在他們的案例研究中說：“空氣被泵入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并聚集在球根狀的氣囊中，氣囊頂在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的每個尖端。”這些囊由于呼吸動作而有節(jié)奏地膨脹和放氣，因此被稱為潮汐通氣，因為人類肺部的氣流讓人聯(lián)想到海洋潮汐的流動。

　　“接下來，我們在氣道周圍形成雙重血管網(wǎng)絡(luò)。一個帶來脫氧血，另一個輸送含氧血。這兩個網(wǎng)絡(luò)連接在氣道的頂端，形成一個細小的血管網(wǎng)，包裹著球狀的氣囊。神奇的是，這些容器只有300微米寬!”

　　米勒實驗室制造并測試了我們所生成的結(jié)構(gòu)，表明它們能夠經(jīng)受10000多個通風(fēng)循環(huán)，同時還灌注了人體紅細胞。對打印凝膠的研究表明，我們設(shè)計的結(jié)構(gòu)促進紅細胞混合和雙向流動，這是假設(shè)發(fā)生在人類肺部的示意圖。

　　該項目匯集了科學(xué)家和藝術(shù)設(shè)計師，并在美國科學(xué)促進協(xié)會(AAAS)的“生物相容性水凝膠內(nèi)的多血管網(wǎng)絡(luò)和功能性血管內(nèi)拓撲結(jié)構(gòu)”中發(fā)揮了重要作用。無論如何，隨著他們對最新項目的深入研究，3D打印組織將對世界醫(yī)療行業(yè)做出更大的貢獻。

　　來源：創(chuàng)想三維 https://www.cxsw3d.com/

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