活体器官生物打印机简介_活体器官生物打印机个人资料_活体器官生物打印机微博_百科网
A-A+

活体器官生物打印机简介_活体器官生物打印机个人资料_活体器官生物打印机微博

2016-11-26 01:57:14 科学百科 阅读 3 次

发明/活体器官生物打印机 编辑

活体器官生物打印机基于现有技术发明,这些技术当前被用以制造工业零部件的3D模型。生物打印机的不同之处在于,它不是利用一层层的塑料,而是利用一层层的生物构造块,去制造真正的活体组织。这一技术尚处于初级阶段,不过第一台活体器官生物打印机的原型机已在2009年底制造出来,并用以测试。

打印过程/活体器官生物打印机 编辑

活体器官生物打印机有两个打印头,一个放置最多达8万个人体细胞,被称为“生物墨”;另一个可打印“生物纸”。所谓生物纸其实是主要成分是水的凝胶,可用作细胞生长的支架。活体器官生物打印机使用来自患者自己身体的细胞,所以不会产生排异反应。据介绍,这种机器首先“打印”器官或动脉的3D模型,接着将一层细胞置于另一层细胞之上。打印完一圈“生物墨”细胞以后,接着打印一张“生物纸”凝胶。

不断重复这一过程,直至打印完成新器官。随后,自然生成的细胞开始重新组织、熔合,形成新的血管。每个血管大约需要一小时形成,而熔合在一起需要数天时间。

活体器官生物打印机
将一个生物反应器放入孵化器中,与生长培养基反应,几天后取出。生物反应器利用一种特殊的化学混合物,帮助细胞变成强有力的血管组织,这种混合物类似于细胞在人体生长时的情况。 
  活体器官生物打印机
将干细胞从液氮池中取出。经过培养,干细胞的数量会急速增加,然后再注入生物打印机。最终,这些细胞可以从患者身体各个部位——脂肪、骨髓和皮肤细胞——取出,制成起作用的静脉。在干细胞解冻以后,它们将在生长培养基中培养。这个步骤可以让干细胞不断繁殖和生长,这样,就可以用以形成静脉。生长培养基还利用特制化学物令干细胞长成所需要的类型,这种情况下则是血管细胞。一旦制作了足够多的细胞,就可以用离心机将它们从生长培养基中分离出来,压缩成颗粒状。
  活体器官生物打印机
生物打印过程的第一步是铺设称为水凝胶的材料,这种材料可当作支撑静脉组织的临时支架。定制生物打印机通过两个泵压头,喷射出支架结构或细胞制成培养皿。泵压头安装在一个高精度机器人装配仪器上,令精度达到最大化。一个称为生物反应器的小容器被用于模拟静脉,它在打印静脉之前就准备好了。生物反应器是生物科技体系中一个相当标准的部分,利用一块铝制造而成,这块铝围绕在有许多端口的塑料容器周围。这些端口被用于抽出给生长的静脉提供养料的化学物。在打印静脉以前,技术人员用手将几管培养好的细胞注入打印头(与生物质打印墨盒相似)。
  活体器官生物打印机
技术人员将一排排水凝胶平行放入培养皿盆的水槽里,在水槽中打印颗粒状细胞圆柱体。至少一个水凝胶圆柱体被打印在细胞的中间位置,用于制作静脉内的小孔,而血液最终将通过这个小孔流进流出。
  活体器官生物打印机
在接下来几周,打印出来的静脉放入另一个生长培养基。不久,细胞从水凝胶模子中倒出来,留下一个中空的血管细胞软管。
  活体器官生物打印机
接着,再将打印出来的管状细胞放入生物反应器。生物反应器将由蛋白、缓冲剂和其他多种化学物构成的特制混合物喷在打印好的静脉中。这一步骤使得细胞可以变成功能可靠的静脉,令其效用发挥到极致。
  活体器官生物打印机
在生物反应器内停留一段时间以后,颗粒状细胞长在一起形成静脉,然后就能植入患者体内。因为静脉是从患者自己的细胞长出来的,他们的身体更有可能接受移植过来的静脉,从而不会产生排异反应。
  

应用/活体器官生物打印机 编辑

美国Organovo公司研制的活体器官生物打印机如今已经可以制造动脉,开发者称由这种设备“打印”的动脉最早有望在5年内用于心脏搭桥手术。而心脏、牙齿和骨骼等更为复杂的器官则应该可以在10年内被“打印”出来。