使用喷墨生物打印创建3D肺

材料科学与工程系的Sungjune Jung教授、Joo Yeon Yoo教授和博士。POSTECH生命科学系的候选人Dayoon Kang共同利用喷墨技术成功地创建了一个包含多种人类肺泡细胞系的三维肺模型生物打印．喷墨生物打印技术吸引了人们的注意，因为它能够生产标准化和患者定制的组织，并有望取代传统的测试模型，因为它可以大规模生产。这项研究的结果最近发表在《高级科学》杂志上。

人的肺不断地呼吸，以吸收生命活动所需的氧气，并排出副产品二氧化碳。进入身体的氧气通过气道到达肺泡，并被血液通过肺泡毛细血管携带的二氧化碳所取代。

在这里，肺泡由一层薄薄的上皮细胞构成，周围环绕着模仿中空葡萄的毛细血管。肺泡膜是由上皮/基底膜/内皮毛细血管层组成的三层结构，氧气和二氧化碳通过肺泡膜流动，为便于气体交换，肺泡膜非常薄。到目前为止，精确复制如此薄而复杂结构的肺泡一直存在局限性。

为此，研究团队通过使用按需喷墨打印的高分辨率肺泡细胞沉积，制作了一个厚度约为10微米（μm）的三层肺泡屏障模型。与二维细胞培养模型以及由肺泡细胞和胶原混合培养的三维非结构化模型相比，这种新制作的模型显示出更高的模拟度。

研究小组还证实，新开发的肺泡屏障模型在实际组织水平上同样复制了病毒感染和抗病毒反应的生理反应。当将该模型作为流感病毒感染模型时，研究人员能够观察到病毒的自我增殖和抗病毒反应。

“我们已经打印细胞和制造组织使用生物打印方法，但这是世界上第一次模拟具有约10μm厚度的三层结构的肺泡屏障，”Jung解释道。“这也是人工肺泡屏障首次被病毒感染，并观察到生理性抗病毒反应。”

郑教授还表示:“此次制造的人工组织可以作为早期评价治疗性呼吸道病毒的药物和疫苗的效果的平台新型冠状病毒肺炎病毒-因为它可以实现大规模生产和质量控制，以及制造患者定制的疾病模型。”