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3D列印器官大突破 人工肺臟真能呼吸

健康醫療網/記者蔡岳宏外電報導 2019.05.20 10:20

【健康醫療網/記者蔡岳宏外電報導】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’.

3. Bagrat Grigoryan et al. Multivascular networks and functional intravascular topologies within biocompatible hydrogels. Science, 2019 DOI: 10.1126/science.aav9750.

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資料來源:健康醫療網 https://www.healthnews.com.tw/readnews.php?id=42200
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