創(chuàng)想三維：神經系統(tǒng)與萊斯大學合作使用3D打印機打印出血管網絡

　　過去幾年，神經系統(tǒng)一直致力于紡織品的3D和4D打印試驗，現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)造性的設計過程而聞名，他們將編程和藝術結合到大多數重要的項目中來,吸引了萊斯大學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絡實例，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構。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家之前發(fā)現的那樣，保持細胞的存活是非常困難的。生存能力成為目標，隨著生物打印技術的全面掌握，它最終可能為真正制造可移植到人體的器官打開大門。”

　　顯示不同體積內產生的肺部模擬結構的渲染

　　以3D打印機為核心的開源技術為萊斯大學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系統(tǒng)的原因。約旦開始著迷他們正在創(chuàng)造的結構，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”，即創(chuàng)造模擬的合成組織和人體器官。

　　神經系統(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，使含有復雜和功能性血管結構的水凝膠的立體光刻生產成為可能。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)物質輸送和宿主植入的功能性血管拓撲結構。”

　　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，就像血管網絡一樣。神經系統(tǒng)伴隨著他們(追溯到2016年)，在這個生物打印的進化過程中，他們設計了網絡的材料，包括用于創(chuàng)建“纏繞血管網絡”的定制軟件。這些網絡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。

　　神經系統(tǒng)在他們的案例研究中說：“空氣被泵入神經網絡，并聚集在球根狀的氣囊中，氣囊頂在神經網絡的每個尖端。”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絡。一個帶來脫氧血，另一個輸送含氧血。這兩個網絡連接在氣道的頂端，形成一個細小的血管網，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構，表明它們能夠經受10000多個通風循環(huán)，同時還灌注了人體紅細胞。對打印凝膠的研究表明，我們設計的結構促進紅細胞混合和雙向流動，這是假設發(fā)生在人類肺部的示意圖。

　　該項目匯集了科學家和藝術設計師，并在美國科學促進協會(AAAS)的“生物相容性水凝膠內的多血管網絡和功能性血管內拓撲結構”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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