由於COVID-19的大流行,2020年是非常動蕩的一年,但即使是最極端的封鎖措施也無法阻止科學研究向前發展。生物3D列印領域的十項最重要的成就,給2020年帶來了一線生機。
1、FRESH-生物列印栩栩如生的心臟模型
卡內基梅隆大學的研究人員,生物列印了一種心臟模型,它能模仿心臟組織的真實手感、彈性和機械性能,而且還足夠耐用,可以進行處理、縫合和灌注,是手術模擬和訓練的理想工具。
研究人員成功地證明了由軟性水凝膠製成的大型生物列印心臟組織構造可以實現,並可以外科培訓應用。(詳情見>>>)
△3D列印心臟
2、使用雷射和糖的複雜血管網絡
來自萊斯大學的研究人員利用糖粉和選擇性雷射燒結,從複雜、分支和錯綜複雜的糖網絡中構建了大型結構,這些糖網絡可以在實驗室生長的組織中溶解,為血液創造通路。
該團隊的研究結果已經接近模擬生成血管所需的體內條件,克服了3D列印血管化的併發症。這項工作使生物列印界離創造移植用的器官和組織又近了一步。
3、用於COVID-19研究的生物3D列印組織
來自美國的安東尼-阿塔拉開發了一種新的多器官,可在晶片上測試藥物的毒性。該研究可以帶來更快更經濟的藥物開發,以及降低藥物上市後的風險。還能證明藥物毒性,在7月份它還被用於測試對抗COVID-19病毒的藥物。
△集成組織器官印表機在生物列印組織構建
4、微型機器人在體內列印出健康的細胞
來自中國清華大學的研究人員開發了一種微型生物列印平臺,通過內窺鏡進入人體,在體內進行組織修復。為了測試這種新方法,研究人員在胃模型中通過生物列印雙層組織支架成功修復了胃部傷口。
10天的細胞培養顯示,列印的細胞仍然保持著較高的活力和穩定的增殖,這表明列印組織支架中的細胞具有良好的生物學功能。
該工作是生物列印和臨床科學領域的創新進展。由於胃壁損傷是消化道常見的問題,影響著世界上12%的人口,新型的原位體內生物列印平臺是治療這一問題的潛在有用方法。
△人類胃部3D列印模型內的機器人
5、用於體內3D列印的新型生物墨水
研究人員開發了一種特殊配方的生物墨水,以微創方式在活體患者體內生物製造3D組織工程支架。
它專注於一種全新的生物材料配方,可以在體內發現的那種溫度下進行3D列印,並在體內使用可見光進行交聯,利用機器人3D列印構建具有臨床相關尺寸和一致結構的3D組織工程支架。這項工作可以實現在手術室中直接將合適的細胞和材料送到缺損處。
△直接植入軟活組織的晶格結構
6、俄羅斯太空人在太空中3D列印軟骨
最具創新性和未來感的生物列印形式之一是在微重力下完成的。由俄羅斯生物技術公司開發的定製設計磁性3D生物印表機,在2018年發射到軌道上,太空人在國際空間站上對軟骨進行了生物列印。
利用磁場的拉力實現了細胞在微重力下的自組裝,這種懸浮式生物列印的形式為太空再生醫學提供了巨大的潛力。
△使用了一種新型的 "無支架 "組織工程方法
7、首臺聲學3D生物印表機
瑞士生物技術公司推出一種全新的生物製造技術,可以通過聲波快速而經濟地生產多細胞功能組織構建。
為了驗證血管結構的可行性,研究人員開發了一個體外實驗模型,他們得出結論,即使初始密度較低,細胞也能夠自組裝成功能性多尺度血管網絡,並可應用於多個生物醫學領域,包括藥物篩選的3D模型和生物列印自動化組織製造,以實現臨床轉化。(詳情見>>>)
△聲學生物印表機
8、生物列印珊瑚幫助海洋生態系統發展
由於生物列印的應用超出了組織工程和再生醫學的範疇,來自劍橋大學和加州大學聖地牙哥分校的研究人員開發了仿生3D列印珊瑚,作為珊瑚啟發生物材料的新工具,可以在藻類生物技術、珊瑚礁保護和珊瑚-藻類共生研究中找到用途。
珊瑚啟發的光合生物材料結構是利用快速的3D生物列印技術製造出來的,能夠模仿珊瑚-藻類共生的功能和結構特徵,為生物啟發材料及其在珊瑚保護中的應用打開了一扇新的大門。(詳情見>>>)
△生物列印的珊瑚
9、在實驗室中生物列印迷你人腎臟
澳大利亞默多克兒童研究所的研究人員生物列印出微型人類腎臟,為腎衰竭的新療法和可能的實驗室種植移植鋪平了道路。
研究顯示了幹細胞的3D生物列印能夠產生移植所需的足夠大的腎臟組織片,用於篩查已知會對人造成腎臟損害的藥物的藥物毒性。利用生物列印技術,她現在可以在10分鐘內創建大約200個迷你腎臟,而不影響質量。(詳情見>>>)
△Melissa Little教授