SWIFT是一个分为两步的过程,首先将数十万个干细胞衍生的聚集体形成一个密集的OBB生命基质,每毫升含有2亿个细胞。下一步包括建立血管网络,其中氧气和其他营养物质可以被输送到嵌入基质内的细胞。
研究小组说,这使得细胞密度与人体器官的密度相似,而基质的粘性使得它能够打印出一个无处不在的可灌流的通道网络,以模拟血管来支持器官。SWIFT方法中使用的细胞聚集体来自成体诱导的多能干细胞。
在0-4摄氏度的低温下,基质具有蛋黄酱的稠度。这使得它足够柔软,可以操纵,但足够厚,可以保持它的形状。当冷基质加热到37摄氏度时,它会变硬并变得更固体,而明胶墨水则会融化并被冲走。
这样在组织内留下通道网络,其可以用氧合培养基灌注以滋养细胞。该团队能够使用SWIFT打印器官特异性组织,这些组织仍然存活,而其他方法打印的组织在12小时内死亡。该团队打印并灌注心脏衍生细胞的分支通道结构矩阵,发现OBB一起注入时,组织收缩性增强了20倍,达到了人类心脏的收缩特征。
资料拓展:
- CMU的凝胶技术已经不是第一次被用于支撑柔性材料打印而成的脆弱3D组织。佛罗里达大学的科学家详细介绍了3D打印软性材料的方法,即使用一种水凝胶作为打印对象的支撑体,这种凝胶的外观很像消毒液,他们将其命名为Carbopol EDT 2020。
- 美国莱斯大学的Bagrat Grigoryan、Kelly Stevens和Jordan Miller等,通过三维光刻技术,使用生物相容的水凝胶,3D打印了一个包含血管和气道的肺脏模型,在其中实现了血液的氧合;还构建了一小块肝脏,移植到小鼠体内后成功存活。