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定制化肺部组织模型：3D生物打印如何重塑极端环境研究
发布时间：12-03 09:21
在航空和航天任务中，飞行员和宇航员面临极端环境挑战，如高温、高压和低氧条件，这些都可能对身体造成严重伤害，包括肺水肿、中风和组织损伤。
为了更深入地研究这些极端条件下的生理反应，德克萨斯A&M大学的研究团队在美国空军科学研究办公室的资助下，利用活肺细胞进行3D生物打印，旨在提升航空航天安全并加速呼吸系统疾病的研究与治疗。
传统的2D细胞培养在模拟复杂环境时存在局限性，而3D细胞模型能够更真实地展现人类细胞在压力下的行为，为精确测试提供了新途径。
德克萨斯A&M团队通过精细控制生物打印参数，确保细胞在打印过程中保持活性。文理学院教授秦鸿敏博士强调，即使微小的打印调整也会显著影响细胞活性和增殖，这为组织工程的未来突破奠定了基础。
在一项发表于《仿生学》的研究中，团队调整了打印时的挤出压力，发现较高压力会导致更多细胞死亡。
在另一项《生物工程》的研究中，他们将3D打印样本暴露于高达55摄氏度的温度下，观察到高温增加了氧化应激并降低了细胞存活率。
秦博士指出，这些结果突显了精确技术对维持肺细胞活性的重要性，并展示了细胞对环境应激源的反应。
团队还开发了一种优化的生物墨水配方，采用4:1的胶原蛋白-海藻酸盐混合物，能在六天内保持高达85%的细胞活性，为后续研究提供了可靠基础。
除了国防应用，该项目还为医学研究开辟了广阔前景，通过生产逼真的3D打印肺细胞培养物，团队建立了研究慢性阻塞性肺病等呼吸系统疾病的平台，并加速了药物筛选进程。
未来，小组计划使用相同方法按需生产生物工程组织。
这项研究与全球其他进展相呼应，例如麦克马斯特大学开发的弹性生物墨水，以及美国国土安全部与维克森林研究所合作使用3D打印肺组织进行毒性分析。
这些项目共同表明，仿生3D模型正成为诊断、毒理学和治疗开发的实际平台。
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