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【中國智能制造網(wǎng) 技術(shù)前沿】CU Boulder工程師開發(fā)了一種3D打印技術(shù)，可以重現(xiàn)血管的復(fù)雜幾何形狀，并且有朝一日可用于生產(chǎn)人造動脈和器官組織。
新型3D生物打印技術(shù)可以生產(chǎn)人造血管和器官組織
CU Boulder的3D打印方法允許對對象的堅固性進行局部控制。它具有細粒度，可編程的剛性控制，使研究人員能夠模擬高度結(jié)構(gòu)化但仍必須保持柔韌的復(fù)雜血管幾何形狀。
“我們的想法是在三維結(jié)構(gòu)中加入獨立的機械特性，以模擬人體的自然組織，”該研究的資深作者、CU Boulder公司機械工程系副教授尹曉波說。
“這項技術(shù)使我們能夠創(chuàng)建可以針對疾病模型進行定制的微結(jié)構(gòu)，”尹曉波說。研究結(jié)果有朝一日可以為患有高血壓和其他血管疾病的人提供更好，更個性化的治療方法。
硬化的血管與心血管疾病有關(guān)，但是歷史證明，為活動脈和組織置換設(shè)計解決方案具有挑戰(zhàn)性。為了克服這些障礙，CU Boulder的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種獨特的方式來利用氧氣在設(shè)置3D打印結(jié)構(gòu)的終形式中的作用。
“氧氣通常是一件壞事，因為它導(dǎo)致不完全固化，”機械工程博士后研究員，該研究的作者丁永輝說。 “在這里，我們利用一層允許固定氧氣滲透率的層。”
通過嚴(yán)格控制氧氣遷移及其隨后的光照，研究人員可以自由地控制物體的哪些區(qū)域固化為更硬或更柔軟 - 同時保持整體幾何形狀相同。
“這是一個深遠的發(fā)展，朝著我們創(chuàng)造像健康細胞起作用的結(jié)構(gòu)的目標(biāo)邁出了令人鼓舞的步，”丁永輝說。
作為示范，研究人員3D打印出三個版本的簡單結(jié)構(gòu)：頂梁由兩根桿支撐。結(jié)構(gòu)在形狀，尺寸和材料上是相同的，但是已經(jīng)打印了桿剛度的三種變化：柔軟/柔軟，硬/軟和硬/硬。較硬的桿支撐頂梁，而較軟的桿允許其完全或部分塌陷。
研究人員用一個中國小戰(zhàn)士的身材重復(fù)了這一壯舉，將它打印出來，使外層保持堅硬而內(nèi)部保持柔軟，可以說，讓戰(zhàn)士擁有堅韌的外表和溫柔的內(nèi)心。
桌面尺寸的3D打印機目前能夠處理尺寸小至10微米的生物材料，或約為人類頭發(fā)寬度的十分之一。研究人員樂觀地認為，未來的研究將有助于進一步提高這種能力。
“挑戰(zhàn)在于為化學(xué)反應(yīng)創(chuàng)造一個更精細的尺度，”尹曉波說。“但我們看到了這項技術(shù)的巨大機遇，以及人造組織制造的潛力。”
該研究近發(fā)表在Nature Communications雜志上。
(原標(biāo)題：新型3D生物打印技術(shù)可以生產(chǎn)人造血管和器官組織)
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