活体器官生物打印机制造静脉全程揭秘

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　　据《连线》杂志报道，器官移植拯救了很多人的生命，但这项技术也存在器官来源不足、排异反应难以避免等弊端。如今，随着美国生物技术公司Organovo开发出一款生物打印机，可利用患者自身细胞“打印”静脉，这些问题也将迎刃而解。或许，医生有朝一日可以“按需打印”活体器官，包括血管和完整的器官。6 X" b  J9 q# ^" I

5 [4 Q6 [/ L5 C　　Organovo公司高级科学家本-谢泼德(Ben Shepherd)说：“眼下，我们确实正在‘打印’血管。本周我们打印了不少，同时还在了解如何令它们的功能发挥至极致，可以打印功能更可靠的血管。”人体多数器官都布满密密麻麻的静脉，所以，打印维管组织的能力对获取完整器官而言是关键的一步。4 ~5 @" H. M  o5 l' J! e( |+ O' @
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　　打印出来的静脉即将开始在动物身上进行试验，并最终实施人体临床试验。如果一切进展顺利，几年以后，你或许就能用自己细胞长成的“打印”组织替代变坏的静脉，例如因频繁注射化学药物而恶化的静脉。打印完整的器官不仅仅面临着技术上的障碍，第一台器官生物打印机从开发、测试、生产到推向市场，成本高达数亿美元，更不用提任何一家公司在获得美国食品药物管理局(FDA)批准时所遭遇的重重困难。" g, B4 Z  h% j6 ^  \) i  H

" ^$ C+ i8 T% k. Z　　美国南卡罗来纳医科大学先进组织生物制造中心主任弗拉基米尔-米罗诺夫(Vladimir Mironov)博士说：“如果Organovo公司可以筹集到足够的资金，这家公司就拥有了作为第一家生物打印公司取得成功的潜力，但这一切都需要时间去证明。”以下是Organovo公司展示的全程生物打印静脉的过程。5 P9 s" U2 E$ O+ O4 |# k

* D% f# f0 Y6 L3 S3 I　　1.生物反应器
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* I  _0 G- R. T. A: i. ?( {2 z生物反应器
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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
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! R. w4 l) w0 H  {1 K! w6 L: H　　谢泼德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。
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' S/ u- k: l8 w2 A* R; U0 P6 b% p　2.干细胞 1 r8 j* Y. _* D0 N- W
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干细胞
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6 x9 x: X8 R; j# W: |- ~经过培养，干细胞的数量会急速增加& a1 T1 V6 ^# i2 C6 d* r2 u
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4 Z2 u9 j# I0 I/ c　　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。3 a5 }% h& c% U9 R2 y: a

/ D$ y2 [1 i3 J9 A　　谢泼德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。
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' f8 I# {5 I9 V5 `7 @7 i. p: |# z　　3.水凝胶支架 5 p) v' [% ^( D) }7 z+ q
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水凝胶支架
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　　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。
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1 ~4 C9 I& k! l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6 i  g% E( A/ ]' c
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　　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。在上图中，右边的泵压头浸入放水凝胶的容器中。- ?" d0 m: r$ `$ C) a5 R
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　　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)。9 P$ z- W7 z; B5 C

) C, }( ]8 T* b% J& B( N/ C　　4.血管的水凝胶模具 . ^, q9 O3 a6 u& R) F
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血管的水凝胶模具
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技术人员将一排排水凝胶平行放入培养皿盆的水槽里! q- n% r3 r; ?8 t1 i7 n
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　　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。
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  n. f' H, F+ ~3 O: F　5.长进静脉中 " a, ^- S5 T  e. [8 c5 R' v9 {

/ a: {7 [; E7 L1 |1 U长进静脉中
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" c. F. \0 e; c　　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。
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6.经过特殊处理 ! T+ \! ]! e- \+ R1 p

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　　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
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8 z* v% M- a! Q8 W0 ?　　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0 F, T8 i* k4 g8 @& W& c: U

  p& ]4 H$ l% J+ ?5 H　7.打印静脉成品
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打印静脉成品
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5 `' u& Q( i$ P$ N4 @3 ?) B" b　　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。(新浪科技 孝文)
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