在一项新的研讨中，来自美国卡内基梅隆大学的研讨人员具体介绍了一种新手艺，它准予任何人独霸人体中一种称为胶原蛋明的首要组织蛋白对组织支架进行三维生物打印（3-D bioprinting）。这类首创的方法使得组织项目范围更接近于能够三维打印全尺寸的成人心脏。相关研讨终于揭橥在2019年8月2日的Science期刊上，论文标题问题为“3D bioprinting of collagen to rebuild components of the human heart”。
这类称为悬浮水凝胶冷清可逆嵌入（Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels, FRESH）的技艺核准这些研讨职员战胜与现有三维生物打印办法相关的许多寻衅，并使用松软的生物原料实现史无前例的辨别率和保真度。
人体中的每个器官，好比心脏，是由称为细胞外基质（ECM）的生物支架坚持在一起的特化细胞设立而成的。这类ECM蛋白网络供给了细胞执行它们的正常性能所需的结构和生化信号。然而，在此从前，人们还不概略使用古板的生物制造门径重建这类复杂的ECM结构。
论文通信作者、卡内基梅隆大学子物医学工程教授、质料科学与项目教授Adam Feinberg说道，“咱们所显现的是我们能够哄骗细胞和胶原卵白打印出心脏的多个真正阐扬作用的一小部分，譬喻心脏瓣膜，或较小的能够搏动的心室。经由使用人类心脏的MRI数据，咱们能够粗略地重建患者独有的剖解组织，而且操作胶原蛋白和人心脏细胞进行三维生物打印。”
美国有逾越4000名患者正在等待心脏移植手术，而在除美国之外的环球其他地方，也无数百万患者需要心脏但不有资历进入心脏移植候补名单。对器官转变的需求是弘远的，而且需要新的方式来设计能够修复、补充或替换且则器官从命的自然器官。作为卡内基梅隆大学的生物项目器官提倡（Bioengineered Organs Initiative）的一位成员，Feinberg正在奋力颠末创设能够更缜密地再现天然器官布局的新一代生物项目器官来治理这些挑战。
论文一路第一作者、Feinberg实验室博士生Andrew Hudson诠释道，“胶原蛋白是一种尤其抱负的三维打印生物质料，这是它几乎组成了人体中的每一种组织。然而，三维打印如此艰难的缘由在于它在起头时是液态的，容易变形，所以要是你想在天空打印它，它只会在你的竖立平台上形成胶泥。以是咱们开拓了一种武艺来防御它变形。”
Feinberg履行室开拓的这种FRESH三维生物打印法子许可胶原蛋白在一种由凝胶组成的支撑槽（support bath）中进行逐层地堆积，从而使得胶原蛋白在从这种撑持槽中存入夙昔无机兴许在适合职位上固化。经过使用FRESH，在三维生物打印完成后，将撑持凝胶从室温加热到体温，就可以很简单地将这种凝胶溶解掉。通过这种方式，这些研究职员能够在不松弛由胶原蛋白或细胞形成的生物打印结构的景象下移除支撑凝胶。
这种方法对付三维生物打印畛域来讲曲直短长常令人喜悦的，这是因为它应允胶原支架按照人体器官的规模进行生物打印。它不但限于胶原蛋白，这是因为包孕纤维卵白、藻酸盐与无色质酸在内的各类其他软凝胶都能够操作FRESH技能进行三维生物打印，这就供给了一种壮大且顺应性强的组织工程平台。重要的是，这些钻研职员还垦荒了开源设计方式，于是几近任何人，不管是在医学履行室到场科研工作，照旧在深造高中科学课程，都能够建树并获取低利润的高性能的三维生物打印机。
瞻望未来，FRESH在再生医学的许多方面都有运用，从伤口修复到器官生物工程，然则它仅是一个不时进行的生物产规模的一部分。Feinberg说道，“我们真正所群情的是技艺的交融。不可是我的执行室在从事生物打印研讨，而且干细胞科学、机器进修与计较机摹拟规模的其他执行室和小公司也在从事这方面的研讨，别的，很多人在开拓新的三维生物打印硬件和软件。”
Feinberg增补道，“须要的是要懂得尚有许多年的研究尚无完成，但是我们依旧应该感到颇为喜悦，这是由于我们在构犯罪能性人体组织与器官倾向取得实践进展，而这篇论文便是沿着这条路线迈出的一步。”
参考资料：
1. A. Lee el al.3D printing of collagen to rebuild components of the human heart. Science, 2019, doi:10.1126/science.aav9051.
2. Q. Dasgupta el al.A FRESH SLATE for 3D bioprinting. Science, 2019, doi:10.1126/science.aay0478.
3.3-D printing the human hearthttps://medicalxpress.com/news/2019-08-d-human-heart.html
原标题：重磅！三维打印人类心脏再也不是迢遥的梦
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