近日，美國Lawrence Livermore國家實驗室（LLNL）的研究人員使用3D生物打印技術創建了自組裝的血管系統，從而在人體之外更有效地復制了人類生理機能。這一成果將最終導致我們能夠更好地再現我們復雜的組織系統，以及更好地了解在疾病條件下如何治愈它們。據了解，這項研究是一項名為iCHIP（基于體外芯片的人類試驗平臺）的更大項目的一部分，該項目旨在一塊小小的微型芯片上復制人體所有復雜的功能——包括重建其中樞和外圍神經系統、血腦屏障和心臟等。
如果你想完整地勾勒出人的心血管系統，它將顯示為一張由長達數萬英里的動脈、毛細血管和靜脈組成的錯綜復雜的網絡。雖然它存在我們每一個人的體內，但是單靠我們自己不可能真正掌握心血管系統的復雜性，這就是為什么科學家們想要通過技術重建它，特別是通過3D生物打印技術提供的前所未有的精度。
“這絕對是生物學領域的一個新前沿。”Monica Moya和Elizabeth Wheeler說，他們是這個3D生物打印項目的兩位負責研究員。“如果我們成功，iCHIP可以被用于測試生物制劑而無需人類受試者。”
到目前為止，Livermore的研究人員已經能夠使用3D打印生物油墨制造與人體兼容的血管化組織，這些組織包含了自組裝血管和毛細血管。從根本上說，這種3D生物打印的組織可以在實際的人類細胞旁邊開發，這樣它們就能夠朝著營養的方向生長、獲得人體的反應能力并且自己發展出復雜的血管網絡。
“如果采用這種與自然共同設計（co-engineering）的方法，你可以借助生物學來創建更加精細的3D打印組織。”Moya說：“我們正在利用人體的能力實現自主式的生長，你最終將得到某種更加貼近生理機理的東西。形象地說。我們可以把細胞在一個環境，在那里它們知道：“我需要構建血管”。使用這種技術我們可以指導、并精心組織生物。”
他們補充說：3D生物打印技術所提供的精度使他們能比以往任何時候更接近這一目標。“3D生物打印為這種組織芯片（tissue–on-a-chip）平臺增加了一個新的維度。”iCHIP項目的首席研究人員Wheeler說：“它使我們能夠控制3D構造環境、以及越來越多的血管網絡去支持組織的不斷生長，這是復制人體復雜性的重要一部分。”
據了解，這項為期三年的3D生物打印血管項目是由Laboratory Directed Research and Development資助的，目前已經是最后一年。Mayer說，在這段時間里，他們已經能夠創建出一個經過組織的血管網絡（不過她稱遠沒有上面描述的網絡復雜）。但是，他們下一步將創建類似于我們身體內部存在的那種實際的定向層次結構。幸運的是，Mayer和其他研究人員將很快轉移到一個新的3D生物打印實驗室，在那里他們將使用更先進的3D打印設備打印具有更高分辨率的更大生物結構。
盡管這項技術目前仍然遠達不到3D打印人體器官的程度，但是其3D打印的組織已經可以用于幾個很重要的應用，包括毒理學研究、醫療測試和為基礎科學研究提供試驗臺等。“它將改變我們做生物學的方式。”Mayer說：“這項技術將生物學從傳統的培養皿一舉推到了一種帶功能性血管的3D生理性相關組織。”
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