离生物打印人类心脏又近了一步

该技术称为悬浮水凝胶的自由形状可逆嵌入悬浮水凝胶（新鲜），允许研究人员克服与现有的3D生物监测方法相关的许多挑战，并使用柔软和生活材料实现前所未有的分辨率和保真度。

人体中的每个器官（例如心脏）由由一种称为细胞外基质（ECM）的生物支架保持在一起的专用细胞构建。这种ECM蛋白网络提供了细胞需要进行正常功能的结构和生化信号。然而，直到现在，尚未使用传统的生物制作方法重建这种复杂的ECM架构。“What we’ve shown is that we can print pieces of the heart out of cells and collagen into parts that truly function, like a heart valve or a small beating ventricle,” said Adam Feinberg, a professor of biomedical engineering (BME) and materials science & engineering, whose lab performed this work. “By using MRI data of a human heart, we were able to accurately reproduce patient-specific anatomical structure and 3D bioprint collagen and human heart cells.”

在美国超过4,000名患者正在等待心脏移植，而数百万其他全球需要心灵，但不需要候补名单。对更换器官的需求是巨大的，并且需要新方法对能够修复，补充或更换长期器官功能的人工器官。Feinberg是Carnegie Mellon的生物工程机关倡议和下一个制造中心的成员，正在努力解决这些挑战，并具有新一代生物工具，更紧密复制自然器官结构。“胶原蛋白是一种非常理想的生物材料，适用于3D打印，因为它在你身体中的每种组织都弥补了你的身体，”Andrew Hudson说，BME博士。Feinberg的实验室和CO-First作者的学生。“是什么让它难以努力3D打印，它是它作为流体的开始 - 所以如果你试图在空气中打印它，它就在你的构建平台上形成水坑。所以我们开发了一种防止它变形的技术。“

在Feinberg的实验室中开发的新鲜3D生物版方法允许胶原蛋白在凝胶的支撑浴中沉积层，使胶原蛋白在从支撑浴中除去之前固化。用新鲜的，通过将凝胶从室温加热到印刷完成后，通过将凝胶从室温加热至体温，可以容易地熔化。这样，研究人员可以除去支撑凝胶，而不会损坏由胶原或细胞制成的印刷结构。

这种方法在3D生物打印领域确实令人兴奋，因为它允许胶原支架在人体器官的大规模打印。不仅限于胶原蛋白，还可以使用FRESH技术对纤维蛋白、海藻酸和透明质酸等多种软凝胶进行3D生物打印，为组织工程提供了一个强大且适应性强的平台。重要的是，研究人员还开发了开源设计，这样几乎所有人，从医学实验室到高中科学班，都可以建造并使用低成本、高性能的3D生物打印机。

展望未来，FRESH在再生医学的许多方面都有应用，从伤口修复到器官生物工程，但它只是一个正在成长的生物制造领域的一部分。Feinberg说:“我们真正讨论的是技术的融合。“不仅是我的实验室在生物打印方面的工作，还包括干细胞科学、机器学习和计算机模拟领域的其他实验室和小公司，以及新的3D生物打印硬件和软件。”

范伯格补充说:“重要的是要明白，还有许多年的研究尚未完成，但我们在功能性人体组织和器官的工程方面取得了真正的进展，这应该是令人兴奋的，而这篇论文是沿着这条道路迈出的一步。”