【記者蔡岳宏外電/專題報導】3D列印器官是近來火熱的研究領域,雖然科學家已經能夠列印出器官,卻難以重建複雜的血管網絡,為人體組織提供營養。美國萊斯大學等團隊利用光固化成型技術(stereolithography apparatus),利用藍光曝曬水凝膠,一層一層堆疊列印出複雜的血管網路。團隊成功列印出一個模仿肺部血管系統的模型,可將氧氣送至周圍血管,成為最新一期頂尖期刊《科學》封面。
人工器官存活命脈 血管系統難打造
根據《科學日報》報導,勞斯大學布朗工程學院助理教授Miller表示,人工器官最大的瓶頸,在於難以製造出供應器官營養的複雜血管系統,「每個器官都有獨立的管道系統,例如肺的氣管和血管,肝的膽管和肝門靜脈、動脈等,這些網路糾纏在一起,其複雜結構和器官功能息息相關。」
華盛頓大學工程學院助理教授Stevens指出,隨組織工程技術進步,科學家可以打造出越來越像真實器官,必須自問「其功能也和自然器官一樣嗎?」,因為人工器官功能的好壞,決定能否用於醫療。
光固化成型技術 食用色素建功
《獨立報》報導,為了應對這一挑戰,團隊創建了一種光固化成型技術(stereolithography apparatus),或稱SLATE。該技術是透過藍光照射水凝膠,促使水凝膠一層一層凝固,最後堆疊成3D構造。且為了不讓藍光影響下一層的凝膠,團隊發現使用一種可以吸收藍光的食用色素,可以確保凝膠非常精細地凝固,在幾分鐘內,形塑出複雜的通道網絡構造。
人工肺臟真能呼吸 列印肝臟移植老鼠
研究團隊更實際打造了一個模擬肺泡的氣囊氣體交換系統,研究證明,該材質在模仿人類呼吸時,可以承受氣囊撐大又收縮的張力。而且紅血球通過血管網絡時,真的能夠交換氧氣,如同肺臟中真實的情況。
科學家更進一步3D列印出一個肝臟,裏頭包含血管和肝臟細胞,並將其植入慢性肝病的老鼠體內,且肝細胞真能存活下來。Stevens解釋,肝臟有5百種功能,無可取代,是僅次於腦的複雜器官。
Miller補充,該技術也可以製造血管內的構造,如瓣膜,用來限制血液流動方向。透過該技術,科學家可以自由打造人體內複雜的網絡構造,他並預測未來二十年,3D列印器官將會成為醫學重要的一環。
參考資料:
1. Organ bioprinting gets a breath of fresh air.
2. Breakthrough in organ printing thanks to yellow food dye ‘secret ingredient’.
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資料來源:健康醫療網 https://www.healthnews.com.tw/news/article/42200/
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