CMU科學家使用新穎的生物3D打印來構建人類心臟功能部分
時間：2019-08-04 19:03 來源：中國3D打印網 作者：中國3D打印網 閱讀：次
中國3D打印網8月4日訊，來自賓夕法尼亞州卡內基梅隆大學（CMU）的科學家們使用了一種新穎的生物3D打印方法來構建人類心臟的功能部分。根據發表在“科學”雜志上的一項研究，這種先進的技術名為“懸浮水凝膠的自由形式可逆性嵌入”（FRESH）技術，用于3D打印膠原蛋白，用于小血管，瓣膜和心室搏動。
FRESH技術獲得了總部位于馬薩諸塞州的醫療初創公司FluidForm的專利。 FluidForm的CTO和聯合創始人，亞洲費恩伯格教授，以及CMU再生生物材料和治療組的首席研究員說：“我們現在有能力構建重現天然組織關鍵結構，機械和生物特性的構建體。為了讓我們進入生物工程三維器官，仍然需要克服許多挑戰，但這項研究向前邁進了一大步。“
使用膠原蛋白和自由形式可逆嵌入懸浮水凝膠（FRESH）技術印刷的Trileaflet心臟瓣膜。照片來自CMU。
生物3D打印軟材料
生物3D打印的一個常見障礙是支持由軟材料和蛋白質制成的復雜結構。 FRESH使用非牛頓凝膠作為此類物品的支持材料。凝膠的特性允許針頭打印頭像液體一樣穿過它們，克服軟支架的塌陷或下垂。Feinberg和CMU研究人員在FRESH過程中應用快速pH變化來驅動緩沖支撐材料內的自組裝。 FluidForm首席執行官Mike Graffeo補充道，“CMU開發的FRESH技術使生物打印研究人員能夠實現前所未有的結構，分辨率和保真度，從而實現該領域的巨大飛躍。我們非常高興能為各地的研究人員提供這項技術。“
據中國3D打印網了解，去年，Feinberg和他的團隊開發了一種算法，能夠為軟材料3D打印選擇最佳參數，稱為專家指導優化（EGO）方法。該算法將專家判斷與3D打印機優化數據相結合，加快新材料的開發。
生物3D打印心臟模型
FRESH技術獲得了總部位于馬薩諸塞州的醫療初創公司FluidForm的專利。 FluidForm的CTO和聯合創始人，亞洲費恩伯格教授，以及CMU再生生物材料和治療組的首席研究員說：“我們現在有能力構建重現天然組織關鍵結構，機械和生物特性的構建體。為了讓我們進入生物工程三維器官，仍然需要克服許多挑戰，但這項研究向前邁進了一大步。“
使用膠原蛋白和自由形式可逆嵌入懸浮水凝膠（FRESH）技術印刷的Trileaflet心臟瓣膜。照片來自CMU。
生物3D打印軟材料
生物3D打印的一個常見障礙是支持由軟材料和蛋白質制成的復雜結構。 FRESH使用非牛頓凝膠作為此類物品的支持材料。凝膠的特性允許針頭打印頭像液體一樣穿過它們，克服軟支架的塌陷或下垂。Feinberg和CMU研究人員在FRESH過程中應用快速pH變化來驅動緩沖支撐材料內的自組裝。 FluidForm首席執行官Mike Graffeo補充道，“CMU開發的FRESH技術使生物打印研究人員能夠實現前所未有的結構，分辨率和保真度，從而實現該領域的巨大飛躍。我們非常高興能為各地的研究人員提供這項技術。“
據中國3D打印網了解，去年，Feinberg和他的團隊開發了一種算法，能夠為軟材料3D打印選擇最佳參數，稱為專家指導優化（EGO）方法。該算法將專家判斷與3D打印機優化數據相結合，加快新材料的開發。
生物3D打印心臟模型
使用CMU的FRESH方法創建來自人類MRI數據的生物3D打印心臟模型作為概念驗證，顯示了為各種組織和器官系統構建高級支架的潛力。在此之后，創建了用人心肌細胞或心肌細胞生物打印的較小心室3D模型，以證明更堅固的結構，壁增厚達14％。
當然，CMU團隊也意識到產生3D打印較大組織所需的數十億細胞是十分困難的，還有就是其方法的臨床方面的不確定過程。本論文“生物3D打印膠原蛋白以重建人類心臟的成分”由Andrew Lee，Andrew Hudson，D。J. Shiwarski，J。W. Tashman，T。J. Hinton，S。Yerneni，J。M. Bliley，P。G. Campbell和Adam Feinberg共同撰寫。
(責任編輯：admin)
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