哈佛大学的研究人员制作了第一个完全3D打印的片上组织，并集成了传感器。通过全自动数字化制造程序构建，3D打印的片上心脏可以快速制造和定制，使研究人员能够轻松收集可靠的数据，用于短期和长期研究。
有一天，这种新的制造方法可以让研究人员快速设计出与特定疾病甚至个体患者细胞特性相匹配的片上器官，也称为微生理系统。
该研究发表在Nature Materials上。
“这种用于构建片上器官的新型可编程方法不仅使我们能够通过集成传感轻松地改变和定制系统设计，而且还大大简化了数据采集，”该论文的第一作者，博士后研究员Johan Ulrik Lind说。在哈佛大学John A. Paulson工程与应用科学学院(SEAS)。Lind还是哈佛大学Wyss生物启发工程研究所的研究员。
“我们的微细加工方法为体外组织工程，毒理学和药物筛选研究开辟了新的途径，”SEAS的生物工程和应用物理学家塔尔家庭教授Kit Parker说道，他是该研究的合着者。Parker还是Wyss Institute的核心教员。
片上器官模仿天然组织的结构和功能，并已成为传统动物测试的有前途的替代品。哈佛大学的研究人员开发了微生物系统，模仿肺，心，舌和肠的微结构和功能。
然而，片上器官的制造和数据收集过程昂贵且费力。目前，这些设备使用复杂的多步骤光刻工艺构建在洁净室中，并且收集数据需要显微镜或高速摄像机。
“我们的方法是通过数字化制造同时解决这两个挑战，”路易斯实验室的论文和研究生的合着者Travis Busbee说。“通过开发用于多材料3D打印的新型可印刷油墨，我们能够实现制造过程的自动化，同时增加设备的复杂性。”
研究人员开发了六种不同的墨水，将软应变传感器集成在组织的微观结构中。在一个连续的过程中，团队3D将这些材料打印到心脏微生理设备 - 芯片上的心脏 - 带有集成传感器。
“我们通过在印刷设备中开发和集成多种功能材料来推动三维打印的界限，”Jennifer Lewis，生物启发工程的Hansjorg Wyss教授和该研究的合着者说。“这项研究充分展示了我们的平台如何用于创建功能齐全的仪器化芯片，用于药物筛选和疾病建模。”
该芯片包含多个孔，每个孔都有独立的组织和集成传感器，使研究人员能够同时研究许多工程心脏组织。为了证明该装置的功效，该团队进行了药物研究和长期研究，以研究工程心脏组织的收缩应力的逐渐变化，这可能在几周内发生。
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