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定制生物墨水3D打印出人類胰島

  科普中國(guó)   2025-07-02 18:23:08

美國(guó)維克森林大學(xué)領(lǐng)銜的國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)在生物打印領(lǐng)域取得重大突破：他們利用一種新型生物墨水，3D 打印出功能性人類胰島，顯示出巨大的臨床應(yīng)用潛力，為治療 Ⅰ 型糖尿病帶來(lái)了新希望。這項(xiàng)成果在 2025 年歐洲器官移植學(xué)會(huì)大會(huì)上首次發(fā)布，被視為再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重要成果。
研究團(tuán)隊(duì)此次采用由海藻酸鹽與脫細(xì)胞人類胰腺組織制成的定制生物墨水，打印出高密度、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的胰島組織。這些 3D 打印的胰島在體外實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出良好的活性和功能，在長(zhǎng)達(dá)三周的時(shí)間內(nèi)持續(xù)對(duì)葡萄糖刺激作出強(qiáng)烈反應(yīng)，釋放胰島素的能力優(yōu)于傳統(tǒng)方法獲得的胰島組織。
與傳統(tǒng)的將胰島注入肝臟的方法相比，這項(xiàng)新技術(shù)采用皮下植入方式，操作更為簡(jiǎn)便，僅需局部麻醉和微小切口，是一種更安全、侵入性更小的治療選擇。研究的目標(biāo)是模擬胰腺原有的微環(huán)境，使移植的胰島能夠更好地存活并發(fā)揮功能。通過(guò)使用特制的生物墨水，研究團(tuán)隊(duì)為胰島提供了類似天然胰腺的支持結(jié)構(gòu)，確保其獲得充足的氧氣和營(yíng)養(yǎng)。
為了保護(hù)脆弱的人類胰島在打印過(guò)程中不受損傷，團(tuán)隊(duì)優(yōu)化了打印參數(shù)，采用了低壓（ 30 kPa ）和低速（ 20 毫米/分鐘）的溫和打印工藝，有效減少了機(jī)械壓力，保持了胰島的完整形態(tài)。
實(shí)驗(yàn)室測(cè)試顯示，打印后的胰島存活率超過(guò) 90% ，并且在第 21 天仍能靈敏地感知血糖變化并釋放胰島素，表明其具備良好的生理響應(yīng)能力。此外，這種 3D 打印結(jié)構(gòu)具有多孔特性，有助于氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸送，并可促進(jìn)血管生成，從而提升移植后的長(zhǎng)期生存能力。
團(tuán)隊(duì)表示，這是少數(shù)幾項(xiàng)使用真實(shí)人類胰島進(jìn)行生物打印的研究之一，避免了動(dòng)物細(xì)胞模型可能帶來(lái)的轉(zhuǎn)化障礙。這一進(jìn)展不僅加深了人們對(duì)胰島功能重建的理解，也為未來(lái)開(kāi)發(fā)“即用型”糖尿病療法奠定了基礎(chǔ)，有望最終實(shí)現(xiàn)無(wú)需依賴胰島素注射的治療方式。

責(zé)編：張春祥

一審：張春祥

二審：楊丹

三審：楊又華

來(lái)源：科普中國(guó)

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