医疗及牙科

卡内基梅隆大学推出全新3D生物打印技术重建心脏

来自卡内基梅隆大学宾夕法尼亚州芝加哥大学(CMU)利用一种新的3D生物打印方法构建了人类心脏的功能部分。

根据发表在科学,是悬浮水凝胶的自由可逆包埋(新)技术得到了发展用于小血管、瓣膜和搏动心室的3D打印胶原蛋白。

FRESH技术的专利是流形A.马萨诸塞州医学院启动。Adam Feinberg教授,首席技术官兼FluidForm联合创始人兼首席研究员再生生物材料与治疗组,CMU表示:

“我们现在有能力构建能够概括天然组织关键结构、力学和生物学特性的结构。要使我们获得生物工程3D器官,仍有许多挑战需要克服,但这项研究代表着一个重大进步。”

三叶形心脏瓣膜采用胶原和悬浮水凝胶(新鲜)自由可逆嵌入技术印制。通过CMU拍照。
三叶形心脏瓣膜采用胶原蛋白和新鲜技术印制。通过CMU拍照。

三维生物打印软材料

3D生物打印的一个常见障碍是支持由软材料和蛋白质(包括胶原蛋白)制成的复杂结构。FRESH使用非牛顿凝胶作为此类物品的支撑材料。凝胶的特性允许针头打印头像液体一样穿过它们,克服了软支架的塌陷或下垂。

Feinberg和CMU的研究人员在新鲜过程中应用了快速的pH变化来驱动缓冲支撑材料内的自组装。迈克·格拉夫FluidForm的首席执行官补充道:“在债务工具中央结算系统使生物打印研究人员能够实现前所未有的结构、分辨率和保真度,从而实现该领域的量子飞跃。我们非常高兴能将这项技术提供给世界各地的研究人员。”

去年,Feinberg和他的团队开发了一种能够为软材料3D打印选择最佳参数的算法,称为专家指导优化(自我)方法。该算法将专家判断与3D打印机优化数据相结合,以加快新材料的开发。

三维生物打印心脏模型

利用CMU的FRESH方法,利用人类MRI数据创建了3D生物打印心脏模型,作为概念证明,显示了为广泛的组织和器官系统构建先进支架的潜力。

随后,用人体心肌细胞或心肌细胞进行3D生物打印的较小的心室被创造出来,以显示更坚实的结构,心室壁增厚高达14%。

尽管如此,CMU研究小组认识到了生成3D打印更大组织所需的数十亿细胞的困难,以及他们的方法临床翻译的未定义的监管过程。

胶原的3D生物打印重建人类心脏的成分该书由安德鲁·李、安德鲁·哈德森、D.J.希瓦尔斯基、J.W.塔什曼、T.J.辛顿、S.Yerneni、J.M.布里利、P.G.坎贝尔和亚当·范伯格合著。

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特色图片显示了一个三叶形的心脏瓣膜,使用胶原蛋白和悬浮水凝胶技术的自由形式可逆嵌入打印。通过CMU拍照。