研究

德克萨斯州的研究人员专门开发专门用于3D生物打印血管的生物互联

来自德克萨斯A&M大学的研究人员团队生物医学工程系已经设计和3D生物打印了血管高度逼真的模型。

该模型是由新的纳米工程,专门建立的水凝胶生物学的制成,并紧密地模拟了真实血管的自然血管功能及其疾病反应。该团队希望其工作可以为先进的心血管药物开发铺平道路,加快治疗批准,同时完全消除了对动物和人类测试的需求。

“这种纳米工程的生物考虑者的一个非常独特的特征是,无论细胞密度如何,它都证明了在生物打印过程中保护封装细胞免受高剪切力的高可打印能力和能力,”大学副教授Akhilesh Gaharwar说。研究。“值得注意的是,3D生物打印细胞保持健康的表型,并在制作后近一个月保持生存。”

血管模型可以使用基于挤出的系统进行3D生物打印。通过Tamu的照片。
血管模型可以使用基于挤出的系统进行3D生物打印。通过Tamu的照片。

3D生物打印和血管疾病

根据研究小组的说法,血管疾病,例如动脉瘤,周围动脉疾病和血凝块,占全球死亡人数约为31%。尽管数字令人痛苦,但据报道,在过去的二十年中,心血管药物的进步却却放慢了速度。

这可以归因于将实验治疗转化为认可的治疗方法的挑战,这在很大程度上源于体外研究和体内研究之间的差异。简而言之,我们需要更多的实验室模型,这些模型实际上像我们体内的血管一样反应 - 这是3D生物打印可以借给手的地方。

通过生物打印,组织结构可以嵌入真实的活细胞并以逐层方式制造。这使得以更高的精度设计模型成为可能,从而使它们更好地模仿血管的天然结构。不幸的是,实现这一目标所需的生物学材料在很大程度上受到了可打印性和沉积高密度活细胞的能力的限制,使许多材料在临床环境中无效。

前生物医学工程博士生Karli Gold ’20与Akhilesh Gaharwar合作,他的3D生物打印模型。通过Tamu的照片。
前生物医学工程博士生Karli Gold ’20与Akhilesh Gaharwar合作,他的3D生物打印模型。通过Tamu的照片。

测试疾病和药物撞击

为了克服随时可用的生物互联的局限性,Gaharwar和他的团队开发了自己的局限性。新材料专门设计用于解剖精确的多细胞血管,为血管的宏观结构和组织的微观结构提供了改进的分辨率。

加哈瓦尔(Gaharwar)写道:“在这里,引入了一类新的纳米工程水凝胶基于细胞的生物学,可以将其印刷到3D血管中,以概括人类脉管系统的物理和化学微环境。”

生物界包括内皮细胞和血管平滑肌细胞的培养物:准确测试疾病撞击和药物作用所需的构件。它的特征也具有出色的可打印性,甚至已被证明可以保护嵌入的活细胞免受基于挤出的印刷过程的力量。希望有一天可以使用3D生物打印血管模型来更好地了解血管疾病病理生理学,并评估临床前试验中治疗剂和毒素的功效。

该研究的更多细节可以在标题为“”的论文中找到3D生物打印多细胞血管模型’。它由Akhilesh Gaharwar,Abhishek Jain等人合着。

3D生物打印的血管模型正在作用。通过Tamu的照片。
3D生物打印的血管模型正在作用。通过Tamu的照片。

血管并不是唯一用于药物开发应用的组织。今年夏天早些时候,体积3D生物生产商制造商容易3D使用的添加剂制造业开发人类胰腺的微型3D印刷生活模型。旨在促进糖尿病药物测试的设计,可以在短短30秒内打印含干细胞的生物组织。

在其他地方,韩国制药公司香港Inno.n最近宣布的计划使用人工3D印刷皮肤来测试新的自身免疫性和皮肤疾病药物。3D打印的肉被设置为对不同皮肤病药物的有效性。如果成功,则可以使用组织来替代动物测试,这是化妆品行业中持续的问题。

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特色图片显示了Karli Gold ’20,他是一名前生物医学工程博士生,他与Akhilesh Gaharwar合作制作了3D Bioprint Models。通过Tamu的照片。