銷售熱線：158-1687-3821
銷售熱線：158-1687-3821
當飛行員和宇航員進入飛行時，他們的身體被推入比地面經歷的任何極端環境都更為極端。為了更好地理解人類在這些極端條件下的反應，德克薩斯農工大學的研究人員在美國空軍科學研究辦公室的支持下，正轉向利用活肺細胞進行3D生物打印技術。他們的目標有兩個：提升航空和航天飛行的安全性，以及加快呼吸系統疾病的研究與治療。
在航空環境中，可能出現高溫升高、壓迫性壓力和氧氣水平下降，這些都會對身體造成有害影響。例如，高度或氣壓的快速變化可能導致肺部液體積聚，而高溫則可能引發中風、組織損傷甚至器官衰竭。傳統的二維細胞培養在展示如此復雜環境中的實際情況方面表現不足。然而，三維細胞模型提供了更逼真地展現人體細胞在壓力下的表現，為更精確的測試打開了大門。
飛行員在飛行中可能會面臨極其嚴峻的身體條件。（照片來源：（空軍高級軍士長托馬斯·梅內金）
為了準確模擬肺細胞對惡劣環境的反應，德州農工大學團隊需要高度控制的生物印刷參數，以確保細胞保持存活能力。“即使是生物印刷工藝中的微小調整，也能顯著影響細胞的存活率和增殖。” 文理學院教授秦鴻民博士解釋道。“通過微調這些參數，我們正在為組織工程未來的突破奠定基礎。”
研究人員通過一系列針對性的實驗模擬極端環境。在一項發表于《仿生學》雜志的研究中，團隊在印刷過程中調整了擠壓壓力。他們發現，更高的壓力會導致細胞死亡增加。另一項發表在《生物工程》雜志的研究中，他們將3D打印樣品暴露在不同溫度下，溫度高達55攝氏度。他們觀察到較高的溫度會增加氧化應激并降低細胞存活率。“壓力和溫度的研究結果凸顯了精確技術的必要性，以保護3D生物打印樣本中肺細胞的存活能力，并展示細胞如何應對環境壓力。”秦說道。
團隊還開發了一種優化的生物墨水配方：膠原蛋白與海藻酸鹽的4：1混合配方，在六天內保持了令人印象深刻的85%細胞存活率，為未來研究奠定了有前景的基礎。
除了解決國防優先事項外，該項目還為醫學研究創造了廣泛的機會。通過制作逼真的3D打印肺細胞培養物，團隊創建了一個研究慢性阻塞性肺病等呼吸系統疾病的平臺，并加快藥物篩查工作。展望未來，團隊預計采用同樣的方法按需生產生物工程組織。
實驗設計概述，展示擠壓壓力的影響。（圖片來源：Taieba Tuba Rahman 等）
這項工作與其他領域的進展相呼應。今年早些時候，安大略省麥克馬斯特大學的研究人員開發了一種生物墨水，能夠再現肺組織的彈性和拉伸性，使其非常適合模擬慢性阻塞性肺病（COPD）、肺纖維化等疾病，以及毒性和藥物反應測試。同年，美國國土安全部科學與技術司與維克森林再生醫學研究所合作，利用3D打印肺組織分析有毒煙霧對人體健康的影響。這些項目共同強調了仿生三維模型正成為診斷、毒理學和治療開發的實用平臺。想了解更多信息，請閱讀德州農工大學的相關文章。
封面圖片來源：存款照片
