  
- 积分
- 13286
- 威望
- 13286
- 包包
- 34831
|
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。
; n0 Y) \6 m, p3 }2 ]7 h9 n( Q# S1 H; F
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。
0 L* i# n* d# m; f/ b' H* D( g# n$ V' N$ }( j
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。
* F4 c6 c2 a4 |- ]% a- N
8 e% R* H4 l5 x" D ]. G 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。
u" X' N! Z9 b) t
8 M* c2 c! Z8 x9 }) o, B! W 1.生物反应器 . \( a4 g: @* n I2 @* J

9 u+ x" Y2 A; z生物反应器
1 H. N! C6 A. w6 H$ k % L$ k0 n; w! @- ]1 G3 D$ I
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
1 n% o% t' N3 t+ v0 @% K% C! a: }+ e/ Q9 N4 I+ Z; D/ l
, N7 k1 i1 ?! Y7 u: a 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。
3 P" S. H4 b- i1 K2 U& G5 h - V( [# M3 {3 S, f; t8 l ]
2.干细胞
% F5 ?% G6 t$ t* }" a% q8 ` / ?" q$ o2 l) T# N5 s/ a
干细胞; C I' K' w! T
! M" D; c9 I8 K- o
经过培养,干细胞的数量会急速增加
/ a" J* Q& a# [, U0 p" ?3 {5 h- J5 k/ j; |- P- J

8 u) F% o/ b5 y1 L0 F: L% K* ]8 [' ~8 x P
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。
$ p5 ]) z2 Q& }0 F; T0 k7 d7 Y
! A0 N w8 |- U, U7 Q 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。
1 T# k9 m: F* f4 Z Y. \( i' Y- ^0 ]5 d
3.水凝胶支架 ) `. ^, C% V4 D6 m$ @
$ s& o( K- k$ Z* P" H 3 F0 ? ?* X% s. ^2 V: o
水凝胶支架* `; P w8 ~1 X, }
; p" q9 l' S8 i3 }! I x- K" K8 a6 z: F7 W: T
2 V9 s& L( b' J/ F, Q
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。
: }" a! a5 [0 P) N( D3 W1 u& e 7 J0 @/ C6 n' R4 R: F: h8 F; w* K
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; l/ z6 b I+ ^3 s7 a' b
' v0 D" T/ K( |5 Y5 [( s
) U( h. i$ N( N- Q7 _) q2 P 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。6 T' I) Q2 G6 }+ S7 d: W
7 t. c* I2 X' @* P
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)。
% ]6 C+ B+ k& P! ?6 ?3 m" ?( {8 v2 S$ L" ]# a9 n
4.血管的水凝胶模具 ; R0 r' M* j+ }& Z) Q9 Y& Q7 C% x

/ G, ?$ g# R( @4 [6 [ B5 m血管的水凝胶模具
% n. `* V. C+ Y& T$ O + T4 l6 q: |4 X7 O
技术人员将一排排水凝胶平行放入培养皿盆的水槽里
6 \8 g8 x7 c& W% _3 E- ]( ^9 x5 g, {! A( [. s% P2 T i' ~
\' P- U/ n: l; ?
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。
3 f/ {+ `" l- `: u6 u$ p! D) t3 P; U8 v6 p4 M! O
5.长进静脉中
# O" I& T" O. I& S4 @4 F
# L) `9 z% w. I e$ a长进静脉中( {6 ^+ A7 }5 X! U, a
3 {2 I1 t, }( s5 F* w
. }. h+ a. t# o 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。, t' U& S9 ]+ P% q2 q/ M
/ W$ ~' z; u/ B' z5 |# d& d
6.经过特殊处理
" K) t6 u) ~* l/ J
% R! D& k3 ^4 }/ m* T5 s) ?+ A. S经过特殊处理! U. Y8 n5 P9 F0 F
. D. N4 X9 I M& S4 T2 F ?. b
8 l y" I5 h% @- h1 K& c' [, {: @' P
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
# r8 J' P& X) \) P9 P ^
4 c, s4 J: f& y) l6 s) ?4 N! K5 S 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. l& j/ A% E* o; K
6 R+ r$ Z, A T% `* u4 W+ j4 a 7.打印静脉成品
! e) i% ]* z) K- ` ! n) w6 C1 {& ^0 k/ d( Z3 r: Z
打印静脉成品
# K( W" k8 g6 y, h E: q$ ~# l2 s( M9 ^$ N
9 v# H4 ] R6 _6 _& U. H. |" W, @1 ^2 D" k9 V
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)
, S1 ^+ r! [+ h6 r5 y4 ~: t. ?1 q1 \( i9 H$ d4 J$ B9 P
3 t. I% Y- ?$ y; q9 n |
|