過去幾年，神經(jīng)系統(tǒng)一直致力于紡織品的3D和4D打印試驗(yàn)，現(xiàn)在他們所有的研究都得到了回報(bào)。馬薩諸塞州薩默維爾市的這家公司以其創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)過程而聞名，他們將編程和藝術(shù)結(jié)合到大多數(shù)重要的項(xiàng)目中來,吸引了萊斯大學(xué)的生物工程師向他們尋求更多的專業(yè)知識(shí)。

助理教授喬丹·米勒邀請(qǐng)神經(jīng)系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)與他的研究人員一起進(jìn)行一次令人難以置信的旅程，通過生物打印制作出可能的血管網(wǎng)絡(luò)實(shí)例，利用他們對(duì)軟件和材料的知識(shí)，找到一種制造軟性水凝膠的方法。這不是幻想，而是一條通向思想的道路，這種思想可以讓我們在某一點(diǎn)上建立真正的血管化結(jié)構(gòu)。米勒解釋說：“在我們的研究中，我們能夠很容易地制造出大的組織塊，但是正如許多從事生物打印的科學(xué)家之前發(fā)現(xiàn)的那樣，保持細(xì)胞的存活是非常困難的。生存能力成為目標(biāo)，隨著生物打印技術(shù)的全面掌握，它最終可能為真正制造可移植到人體的器官打開大門。”

顯示不同體積內(nèi)產(chǎn)生的肺部模擬結(jié)構(gòu)的渲染

以3D打印機(jī)為核心的開源技術(shù)為萊斯大學(xué)的生物工程人員提供了巨大的機(jī)會(huì)，使他們在工作中取得進(jìn)展，這也是他們首先進(jìn)入神經(jīng)系統(tǒng)的原因。約旦開始著迷他們正在創(chuàng)造的結(jié)構(gòu)，特別是在他們的生長物體系列，該系列于2014年8月和9月在紐約Stonybrook的西蒙斯幾何和物理中心展出。在與神經(jīng)系統(tǒng)交談時(shí)，他的提議涉及到他們所描述的“史詩般的任務(wù)”，即創(chuàng)造模擬的合成組織和人體器官。

神經(jīng)系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)在他們的案例研究中說：“我們的生成系統(tǒng)受到大自然的啟發(fā)，并利用它們來制造生物，這是一個(gè)夢想成真地想法。”

在其他地方進(jìn)行了研究

“表明天然合成食品染料可以用作光吸收劑，使含有復(fù)雜和功能性血管結(jié)構(gòu)的水凝膠的立體光刻生產(chǎn)成為可能。使用這種方法，他們展示了研究流體混合器、瓣膜、血管間運(yùn)輸、營養(yǎng)物質(zhì)輸送和宿主植入的功能性血管拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。”

隨著米勒和他的擴(kuò)展團(tuán)隊(duì)繼續(xù)致力于開發(fā)生物工程所需的工具，他們的部分研究產(chǎn)生了一種新的3D打印工作流程，稱為板巖（組織工程的立體光刻設(shè)備）。他們的專利硬件可以將細(xì)胞生物打印在軟凝膠中，就像血管網(wǎng)絡(luò)一樣。神經(jīng)系統(tǒng)伴隨著他們（追溯到2016年），在這個(gè)生物打印的進(jìn)化過程中，他們設(shè)計(jì)了網(wǎng)絡(luò)的材料，包括用于創(chuàng)建“纏繞血管網(wǎng)絡(luò)”的定制軟件。這些網(wǎng)絡(luò)可以連接到氧氣和血流的入口和出口，使用特定的算法來“增長”分支氣道。

神經(jīng)系統(tǒng)在他們的案例研究中說：“空氣被泵入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并聚集在球根狀的氣囊中，氣囊頂在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)尖端?！边@些囊由于呼吸動(dòng)作而有節(jié)奏地膨脹和放氣，因此被稱為潮汐通氣，因?yàn)槿祟惙尾康臍饬髯屓寺?lián)想到海洋潮汐的流動(dòng)。

“接下來，我們在氣道周圍形成雙重血管網(wǎng)絡(luò)。一個(gè)帶來脫氧血，另一個(gè)輸送含氧血。這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接在氣道的頂端，形成一個(gè)細(xì)小的血管網(wǎng)，包裹著球狀的氣囊。神奇的是，這些容器只有300微米寬！”

米勒實(shí)驗(yàn)室制造并測試了我們所生成的結(jié)構(gòu)，表明它們能夠經(jīng)受10000多個(gè)通風(fēng)循環(huán)，同時(shí)還灌注了人體紅細(xì)胞。對(duì)打印凝膠的研究表明，我們設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)促進(jìn)紅細(xì)胞混合和雙向流動(dòng)，這是假設(shè)發(fā)生在人類肺部的示意圖。

該項(xiàng)目匯集了科學(xué)家和藝術(shù)設(shè)計(jì)師，并在美國科學(xué)促進(jìn)協(xié)會(huì)（AAAS）的“生物相容性水凝膠內(nèi)的多血管網(wǎng)絡(luò)和功能性血管內(nèi)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)”中發(fā)揮了重要作用。無論如何，隨著他們對(duì)最新項(xiàng)目的深入研究，3D打印組織將對(duì)世界醫(yī)療行業(yè)做出更大的貢獻(xiàn)。

來源：創(chuàng)想三維