卡內(nèi)基美隆大學(xué)(Carnegie Mellon University；CMU)研究人員開發(fā)出FRESH(Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels)技術(shù)，能以膠原蛋白為材料，用3D打印血管、瓣膜等心臟組織。FRESH讓組織工程領(lǐng)域更接近于能3D打印全尺寸成人心臟。

根據(jù)EurekAlert! Science News報道， 盡管3D生物打印已有多年的發(fā)展，但直接打印活細胞和軟生物材料難度很高。關(guān)鍵障礙之一是在打印過程中支撐柔軟和動態(tài)的生物材料，以實現(xiàn)復(fù)雜3D結(jié)構(gòu)和功能所需的解析度和保真度。

在Feinberg實驗室開發(fā)的FRESH 3D生物打印技術(shù)，能讓膠原蛋白逐層沉積在用于支撐的凝膠中，使膠原蛋白在從支撐中取出之前有機會固化。打印完成后，將凝膠從室溫加熱到體溫，就能將凝膠融化，而不會損壞由膠原蛋白及細胞組成的打印結(jié)構(gòu)。

用FRESH 3D打印心臟基于核磁共振成像(MRI)并準確再現(xiàn)患者特異性解剖結(jié)構(gòu)。用人類心肌細胞打印的較小心室顯示同步收縮，定向動作電位傳播，以及在收縮峰值期間心壁增厚達14%。然而仍有不少挑戰(zhàn)，包括生產(chǎn)3D打印較大組織所需的數(shù)十億個細胞，實現(xiàn)制造規(guī)模，以及尚未定義的臨床轉(zhuǎn)譯監(jiān)管程序。

雖然人類心臟被用于概念驗證，但膠原蛋白和其他軟生物材料的FRESH打印有可能為各種組織和器官系統(tǒng)建構(gòu)先進支架的平臺。

FRESH最近獲頒美國專利，并已授權(quán)給3D打印新創(chuàng)公司FluidForm。FluidForm正在透過其首個產(chǎn)品LifeSupport生物打印支持凝膠將FRESH技術(shù)商業(yè)化，讓世界各地的研究人員能取得高效3D生物打印用的膠原蛋白、細胞和各種生物材料。

而包括纖維蛋白、藻酸鹽和透明質(zhì)酸在內(nèi)的各種軟凝膠也能使用FRESH技術(shù)進行3D生物打印，從而提供強大且適應(yīng)性強的組織工程平臺。值得一提的是，研究人員還開發(fā)了開源設(shè)計，幾乎任何人，從醫(yī)學(xué)實驗室到高中科學(xué)課程，都能取得低成本、高性能的3D生物打印機。

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來源：Carnegie Mellon University

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