Tessella Biosciences 開發(fā)新型生物墨水,可3D打印逼真的肺組織
時間:2025-07-16 09:51 來源:南極熊 作者:admin 閱讀:次
2025年7月15日,加拿大麥克馬斯特大學的衍生公司TessellaBiosciences開發(fā)了一種新型生物墨水,使科學家能夠 3D 打印出能夠像真實肺一樣擴張和收縮的軟肺組織。

這種材料旨在在體溫下保持穩(wěn)定,為研究呼吸系統(tǒng)疾病和測試潛在治療方法提供更精確的體外模型。與許多現(xiàn)有的生物墨水不同,它們需要低溫條件,而且打印后經(jīng)常變形,而 Tessella 的配方可以在不到一小時內(nèi)生成柔韌、可拉伸的結(jié)構(gòu),并在生理溫度下保持形狀。麥克馬斯特大學的衍生公司由醫(yī)學副教授 Jeremy Hirota、化學和化學生物學系教授 Jose Moran-Mirabal 以及 Vanier 學者兼博士生 David Gonzalez Martinez 于 2024 年創(chuàng)立。Hirota說:“肺會呼吸。我們每次呼吸,肺都會張開又閉合。不需要科學家就能明白,這種硬塑料不是肺。”

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生物打印肺組織模型
盡管生物醫(yī)學研究取得了重大進展,但許多實驗室仍然依賴于僵硬的塑料培養(yǎng)系統(tǒng),而這些系統(tǒng)無法反映肺部在呼吸過程中的行為。這種脫節(jié)成為了 Tessella 的起點,當時 Hirota 開始著手尋找一種更切合實際的方法來研究慢性阻塞性肺病 (COPD) 和肺纖維化等疾病。為了解決這一問題,研究小組開發(fā)了一種可以拉伸、壓縮并保持形狀的材料,為研究人員提供了一個更真實的環(huán)境來觀察細胞的行為和對治療的反應。這種生物墨水的設計初衷是與標準實驗室設備兼容。據(jù)莫蘭-米拉巴爾介紹,它不需要專門的生物打印機,因此更廣泛的研究團隊無需進行大規(guī)模的基礎設施升級即可使用它。

此外,項目還獲得了麥克馬斯特大學的早期支持。莫蘭-米拉巴爾獲得了教授創(chuàng)業(yè)獎學金,由理學院、教務長辦公室和麥克馬斯特創(chuàng)業(yè)學院共同提供,總額達12.5萬美元。核心平臺搭建完成后,團隊正在探索更廣泛的應用,包括可打印的皮膚移植和用于局部修復的組織貼片。雖然完整的器官生物打印仍是一個長期目標,但 Tessella 目前專注于再生醫(yī)學和疾病建模的短期應用。


△一名研究生(左)正在觀看 Tessella Biosciences 聯(lián)合創(chuàng)始人 David GonzalezMartinez(中)和 Jose Moran-Mirabal(右)使用他們的新型生物墨水進行實驗。這種生物墨水可在體溫下打印靈活、穩(wěn)定的 3D 結(jié)構(gòu)。圖片來自麥克馬斯特大學的 Georgia Kirkos。
邁向更具響應性的肺模型
這家從麥克馬斯特大學分拆出來的公司并非唯一一家推動現(xiàn)實肺組織模型研發(fā)的公司。去年,生物技術研究公司Frontier Bio報告稱,他們通過結(jié)合生物打印技術與干細胞的自組織特性,在實驗室培養(yǎng)肺組織方面取得了進展。該公司利用肺細胞和生物材料的混合物,引導干細胞形成細支氣管、肺泡囊和纖毛,這些都是肺部的關鍵結(jié)構(gòu)。
這種工程組織能夠產(chǎn)生黏液和表面活性劑,復制關鍵的肺功能。這項技術旨在取代不可靠的動物模型,或可改善慢性阻塞性肺病 (COPD) 和新冠肺炎 (COVID-19) 等疾病的藥物檢測。此外,這項技術還具有長期潛力,可用于肺移植,并將類似方法應用于其他器官。
同年,諾丁漢特倫特大學(NTU) 的研究人員創(chuàng)造了逼真的 3D 打印心臟和肺模型,模擬出血、跳動和呼吸等功能,以支持移植手術訓練。
這些模型基于真實人體器官的3D掃描,可復制真實組織的觸感和運動,為醫(yī)療專業(yè)人員提供安全的操作練習和技能提升的途徑。在弗里曼心肺移植協(xié)會的資助下,這些模型已在英國軍方和民用醫(yī)院投入使用。可重復使用性和低成本為醫(yī)療機構(gòu)提供了一種便捷的培訓解決方案。
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