韩国3D生物打印机制造商收发Biofab第一次成功地制造了肝组织并将其移植到动物试验对象中。
使用该公司改良的3DX生物打印机，其研究人员已经能够将球形微组织模式化为结构，这些结构复制了在人类肝脏中发现的“小叶”。一旦植入实验室小鼠体内，产生的“微器官”显示出良好的生存能力和结构稳定性，可能使它们朝着未来再生肝脏疗法迈出重要一步。
T&R Biofab科学策略主管保罗·安德烈·马里尼奥（Paulo AndréMarinho）说：“我们的研究首次强调的是，3D生物打印实际上可以改变[细胞]3D结构。”。“我们制作了一种表型相关组织，一旦注射到动物体内，其植入效果明显优于没有结构的3D对应组织。”
“我们似乎是第一个成功地完全生物打印高度组织化的结构，一旦移植，几乎没有观察到细胞死亡或纤维化组织。”
生物打印肝小叶
一般来说，人体由几个不同的多尺度组织和器官组成，肝脏是一个特别高度血管化的例子。在人类肝脏中，约80%由称为肝小叶的小功能单元组成，3D生物打印技术的进步正日益使复制这些构建块、创建更厚、更可行的软组织模型成为可能。
然而，培养这些肝细胞仍然被证明是困难的，特别是当试图生物打印具有足够血管化和细胞活力的器官以进行潜在移植时。生物打印小叶的主要缺点之一在于用于创建它们的技术，因为基于UV的方法通常需要使用交联剂，这可能会对肝细胞有毒，破坏它们的生存能力。
同样地，在以前的研究中，肝脏已经被生物打印在显微镜下并被移植学习在美国，他们只让动物实验对象多活了5到25天，这限制了这种方法在人类身上的应用。为了解决这个问题，并开发出一种方法，以更高水平的细胞植入精度生产更多的可存活组织，T&R Biofab的团队去年开发了一种新的挤压技术。
实际上，研究人员修改后的方法包括使用小叶形状的墨盒，其中有用于肝细胞、内皮细胞和无细胞生物墨水的槽，以产生血管化结构，但将这些材料挤压成3D层仍然很麻烦，它们坍塌的风险很大程度上取决于其组成材料的性质。
现在，在他们成功的基础上初步研究，韩国团队采用微流控方法开发了他们技术的第二次迭代，该技术能够生产具有显著改善生存能力的小叶状球体，使其在基于人类细胞的治疗应用和患者特异性药物研发中具有潜力。
肝组织移植成功
通过他们的新技术，T&R BioLab科学家基本上将挤出与微流控乳化相结合，以高速生产出尺寸均匀的球体，而无需交联。在实践中，研究小组的方法看到它们再次用细胞填充前体药筒，但这一次它们将其沉积成横截面形状，使其具有自然的耐久性。
Marinho解释说：“微流体的使用使得无需将纤维切割成碎片就可以生成肝微球。”。“这立刻带来了高通量药物筛选和开发，幸运的是，正如我们在论文中所展示的那样，非常高的重复性，而不会丧失细胞的活力。”
在测试过程中，该团队评估了他们改进的方法，生产了几个小叶微组织球体，与非结构样本相比，每个都显示了细胞活力的提高。更重要的是，在最初的实验后的第四天，血管结构已经长到大约20µm的宽度，这是许多传统挤压生物打印机无法达到的分辨率。
“制造一个小到250微米的球体，其结构高度分隔，模仿体内组织的表型，这是前所未闻的。”
在证明了他们的技术的有效性后，研究人员继续通过将打印的小叶注射到实验小鼠中来测试其植入潜力。小叶样本不仅在体内形成血管，而且与非结构性替代品相比，其结构完整性显著改善，同时几乎没有丧失活力。
因此，T&R Biofab的科学家们认为，尽管他们的球体本身并不新奇，但它们拥有一种在业内“闻所未闻”的隔离体内结构，因此，有了足够的研发，用于创造它们的技术可以用于开发“革命性”的治疗方法，能恢复受损人体器官的功能。
Marinho总结道：“我们没有进行临床试验，因此我们不能肯定在人类身上的结果是相同的。”。“但是，如果任何研究者想要增加组织治疗成功的机会，他/她应该至少考虑他/她的工程化组织是否可以更好，如果它们在移植前与体内组织相似。”
器官3D生物打印的潜力
虽然像T&R Biofab这样的技术最终可能会放弃完全打印器官的需要，但多个研究小组目前正在努力实现这一目标。例如，通过它打印到灌注程序三维系统正在开发一种超精确的3D生物打印全尺寸、血管化的人类肺支架。
同样地，EPFL螺旋输出Readily3D在发展可持续发展的工作方面取得了重大进展三维打印人体胰腺模型．据报道，作为欧盟资助的光线项目的一部分，该公司的技术能够在30秒内生产出用于糖尿病药物测试的组织。
在别处3D生物打印专家们仍然意见分歧关于其创造可移植器官的可行性，天然组织和人造组织之间的相互作用被认为是一个潜在的问题。根据大脑研究所胡安·卡洛斯·马维森（Juan Carlos Marvizon）说，理论上，这些器官可以通过编程来防止宿主的排斥反应，尽管这还没有在实践中得到验证。
研究人员的发现在他们题为“具有仿生肝小叶样结构的多细胞装载微组织球体的制造”的论文中有详细说明
这项研究的合著者是洪久实、金进、吴亨源、尹世焕、金哲民、尹美贞、袁秀云、金亨欣、张日浩、金春云和金松万。
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特色图片显示了实验室小鼠的结构和非结构3D生物打印小叶植入物。照片通过先进材料杂志。
