哈佛大学3D打印肾脏重要结构接近真实功能

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据麻省理工学院《技术评论》网站19日报道,哈佛大学材料科学家和生物工程教授詹妮弗·路易斯的实验室利用3D打印技术制造出人体肾脏中近端小管,这是组成肾脏基本功能单位的最重要结构,其功能几乎与健康肾脏中的近端小管完全一致。新人工组织可用来从体外帮助肾脏功能受损的患者,以及在药物研发中测试新药毒性,向获得可移植人工肾脏迈出了重要一步。

研究人员一直在试图制造人工肾脏,但20多年过去,仍无法攻克人体肾脏复杂的三维结构和内部蜂窝状构造带来的巨大挑战。近端小管是肾小管中最长最粗的一段,是原尿中几乎全部葡萄糖、氨基酸和蛋白质以及大部分水、离子和尿素等物质的“重吸收”场所。

全新人工近端小管组织是路易斯实验室利用他们早期开发出的创新性生物打印技术制造出来的。生物打印技术利用多种不同的凝胶状“墨水”,打印完毕后取出墨水,留下中空管道,再向空管内加入细胞,就可发育出想要的组织。该技术可用来打印人体不同组织内的复杂结构,包括维持组织活性的血管系统。

全世界罹患慢性肾病的人口高达10%,其中数百万患者需要靠透析维持生命,但透析机毕竟不能代替肾脏,往往让病人非常痛苦。他们希望能通过肾脏移植解除痛苦,但因肾源短缺,每年只有1.6万人能有幸接受肾移植。路易斯表示,有了人造近端小管,理论上就可以合成出整个肾脏,或许再过几年,3D打印肾脏就可供患者移植了。

目前,3D打印近端小管具有广泛的医学用途,比如,可构造测试药物效果的体外模型;可用来开发帮助肾透析患者的体外装置;另外,大约20%的药物因对肾脏具有毒性而在人体临床试验中失败,用人工肾脏组织体外检验药物毒性可避免人体临床试验的巨大耗费等。

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