近日，美國Lawrence Livermore國家實驗室（LLNL）的研究人員使用3D生物打印技術(shù)創(chuàng)建了自組裝的血管系統(tǒng)，從而在人體之外更有效地復(fù)制了人類生理機能。這一成果將最終導(dǎo)致我們能夠更好地再現(xiàn)我們復(fù)雜的組織系統(tǒng)，以及更好地了解在疾病條件下如何治愈它們。據(jù)了解，這項研究是一項名為iCHIP（基于體外芯片的人類試驗平臺）的更大項目的一部分，該項目旨在一塊小小的微型芯片上復(fù)制人體所有復(fù)雜的功能——包括重建其中樞和外圍神經(jīng)系統(tǒng)、血腦屏障和心臟等。

如果你想完整地勾勒出人的心血管系統(tǒng)，它將顯示為一張由長達數(shù)萬英里的動脈、毛細(xì)血管和靜脈組成的錯綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。雖然它存在我們每一個人的體內(nèi)，但是單靠我們自己不可能真正掌握心血管系統(tǒng)的復(fù)雜性，這就是為什么科學(xué)家們想要通過技術(shù)重建它，特別是通過3D生物打印技術(shù)提供的前所未有的精度。

“這絕對是生物學(xué)領(lǐng)域的一個新前沿。”Monica Moya和Elizabeth Wheeler說，他們是這個3D生物打印項目的兩位負(fù)責(zé)研究員。“如果我們成功，iCHIP可以被用于測試生物制劑而無需人類受試者。”

到目前為止，Livermore的研究人員已經(jīng)能夠使用3D打印生物油墨制造與人體兼容的血管化組織，這些組織包含了自組裝血管和毛細(xì)血管。從根本上說，這種3D生物打印的組織可以在實際的人類細(xì)胞旁邊開發(fā)，這樣它們就能夠朝著營養(yǎng)的方向生長、獲得人體的反應(yīng)能力并且自己發(fā)展出復(fù)雜的血管網(wǎng)絡(luò)。

“如果采用這種與自然共同設(shè)計（co-engineering）的方法，你可以借助生物學(xué)來創(chuàng)建更加精細(xì)的3D打印組織。”Moya說：“我們正在利用人體的能力實現(xiàn)自主式的生長，你最終將得到某種更加貼近生理機理的東西。形象地說。我們可以把細(xì)胞在一個環(huán)境，在那里它們知道：“我需要構(gòu)建血管”。使用這種技術(shù)我們可以指導(dǎo)、并精心組織生物。”

他們補充說：3D生物打印技術(shù)所提供的精度使他們能比以往任何時候更接近這一目標(biāo)。“3D生物打印為這種組織芯片（tissue–on-a-chip）平臺增加了一個新的維度。”iCHIP項目的首席研究人員Wheeler說：“它使我們能夠控制3D構(gòu)造環(huán)境、以及越來越多的血管網(wǎng)絡(luò)去支持組織的不斷生長，這是復(fù)制人體復(fù)雜性的重要一部分。”

據(jù)了解，這項為期三年的3D生物打印血管項目是由Laboratory Directed Research and Development資助的，目前已經(jīng)是最后一年。Mayer說，在這段時間里，他們已經(jīng)能夠創(chuàng)建出一個經(jīng)過組織的血管網(wǎng)絡(luò)（不過她稱遠(yuǎn)沒有上面描述的網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜）。但是，他們下一步將創(chuàng)建類似于我們身體內(nèi)部存在的那種實際的定向?qū)哟谓Y(jié)構(gòu)。幸運的是，Mayer和其他研究人員將很快轉(zhuǎn)移到一個新的3D生物打印實驗室，在那里他們將使用更先進的3D打印設(shè)備打印具有更高分辨率的更大生物結(jié)構(gòu)。

盡管這項技術(shù)目前仍然遠(yuǎn)達不到3D打印人體器官的程度，但是其3D打印的組織已經(jīng)可以用于幾個很重要的應(yīng)用，包括毒理學(xué)研究、醫(yī)療測試和為基礎(chǔ)科學(xué)研究提供試驗臺等。“它將改變我們做生物學(xué)的方式。”Mayer說：“這項技術(shù)將生物學(xué)從傳統(tǒng)的培養(yǎng)皿一舉推到了一種帶功能性血管的3D生理性相關(guān)組織。”