生物科学门户网站
BIO1000.COM

研究人员开发3D打印的人工肺模型

温暖的温度和盛开的花朵预示着春天的到来。然而,由于微尘和病毒,对呼吸系统疾病的担忧也在增加。对于呼吸至关重要的肺,由于其复杂的结构和纤薄的特性,要人工创建供实验使用颇具挑战性。最近,POSTECH研究团队已成功使用3D打印制作了人工肺模型。

材料科学与工程系的郑胜俊教授,柳Yo妍教授和博士。POSTECH生命科学系的候选人Dayoon Kang通过喷墨生物打印成功地创建了一个包含多种人类肺泡细胞系的三维肺模型。喷墨生物打印技术因能够生产标准化和患者定制的组织而备受关注,并且有望取代传统的测试模型,因为它可以大量生产。这项研究的发现最近发表在《先进科学》上。

人的肺不断呼吸,以吸收生命活动所必需的氧气,并排出副产物二氧化碳。进入人体的氧气通过气道到达肺泡,并被血液通过肺泡的毛细血管携带的二氧化碳所代替。

在这里,肺泡由上皮细胞的薄层组成,并被模仿空心葡萄的薄毛细血管包围。氧气和二氧化碳穿过的肺泡膜是上皮/基膜/内皮毛细血管层的三层结构,非常薄,便于气体交换过程。到目前为止,在精确复制具有这种薄而复杂结构的肺泡方面一直存在局限性。

为此,研究团队通过使用按需滴注喷墨打印技术对肺泡细胞进行高分辨率沉积,制造了厚度约为10微米(μm)的三层肺泡屏障模型。与二维细胞培养模型以及通过混合牙槽细胞和胶原蛋白培养的三维非结构化模型相比,这种新产生的模型显示出更高的仿真度。

研究小组还证实,新开发的肺泡屏障模型在病毒感染性和抗病毒反应方面,在实际组织水平上同样再现了生理反应。当此模型用作流感病毒感染模型时,研究人员能够观察到该病毒的自我增殖和抗病毒反应。

POSTECH的Sungjune Jung教授解释说:“我们一直在使用生物打印方法来打印细胞和制造组织,但这是世界上首次模拟厚度约10μm的三层结构的肺泡屏障。”“这也是人工肺泡屏障首次被病毒感染,并观察到了生理抗病毒反应。”

郑重声明:本文版权归原作者所有,转载文章仅为传播更多信息之目的,如作者信息标记有误,请第一时间联系我们修改或删除,多谢。