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多材料3D打印器官芯片

器官芯片(Organ-on-Chips)是一种在微流控芯片上制造出能够模拟人类器官的主要功能的仿生系统。除了具有微流控技术微型化、集成化、低消耗的特点外,器官芯片技术能够精确地控制多个系统参数,如化学浓度梯度、流体剪切力、以及构建细胞图形化培养、组织-组织界面与器官-器官相互作用等,从而模拟人体器官的复杂结构、微环境和生理学功能。

 

近日,哈佛大学Wyss生物工程研究所的研究人员制造出了首个完整的带集成传感系统的3D打印芯片上的器官。该3D打印芯片上的器官是通过一个完全自动化、数字化的制造过程打造的,能够自定义其尺寸、形状和其它物理属性,而且能够很快制造出来,使研究人员能够在培养过程中有更多的次数轻松地收集可靠的数据。该研究发表在《Nature Materials》杂志中。


多材料3D打印器官芯片

集成传感系统的心脏器官芯片设计

图.集成传感系统的心脏器官芯片设计

以往的器官芯片的制备和数据收集过程相当昂贵和辛苦,需要使用一种复杂的多步骤光刻工艺在洁净室里制造,而数据收集往往需要显微镜或高速照相机。而哈佛大学开发的这种新型可编程的构建芯片上的器官的方法能够轻松地通过集成传感系统更改和自定义系统的设计,同时也大大简化了数据采集。在芯片制造中3D打印专用油墨起到了关键作用,哈佛大学的研究人员开发了6种不同的油墨,这些油墨可以将软应变传感器集成到组织的微结构当中。在打印托盘上有多个白色盒子,每一个盒子里面都有单独的组织和集成的传感器,研究人员可以在一次打印中就打印出多种不同的芯片器官。

细胞种植后的多孔心脏器官芯片

Wyss研究所目前已经开发出能够模拟心脏、肌肉、舌头、肺、肠、肾、骨髓的微结构和功能的器官芯片,而该技术将为体外组织工程、毒理学和药物筛选研究开辟一条新的途径。

 

文献来自

Lind J U, Busbee T A, Valentine A D, et al. Instrumented cardiac microphysiological devices via multimaterial three-dimensional printing[J]. Nature Materials, 2016. 



标签:   微流控技术 3D打印
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