一种前所未有的技术方法，使组织工程朝着3D打印完整尺寸的成年心脏迈出了一大步。卡内基·梅隆大学（Carnegie Mellon University）的研究人员于8月2日在《科学》杂志上发表了一篇论文，介绍了一种使用胶原蛋白对人体组织结构进行3D生物打印的新技术。所使用的印刷材料是胶原蛋白，胶原蛋白是人体的主要结构蛋白。在这项研究中，论文的第一作者安德鲁·李（Andrew Lee）和他的同事使用了心肌细胞和胶原蛋白的双重材料打印策略来打印左心室模型，并进一步分析了该模型的功能，并观察了与心律失常相关的电生理现象。行为和心室收缩现象。他们甚至进一步印刷了相当于新生儿的人心脏胶原蛋白模型，证明了FRESH2.0能够印刷大型结构。该技术被称为“悬浮水凝胶的自由形式可逆嵌入”。 （FRESH）由其研究小组负责。这项技术的发现帮助研究人员克服了现有3D生物打印技术中涉及的许多问题。并使用“软活”活的材料，印刷的组织结构实现了前所未有的分辨率和保真度。 3D打印是一项基于数字模型构建对象并使用不同材料逐层构建对象的技术。在该技术开始时，它通常用于模具制造，工业设计等领域，然后逐渐用于某些产品的直接制造中。早在2000年左右，美国几所大学的教授就提出了3D生物打印的技术概念。到2003年，Mironv V和Boland T系统地提出了“器官3D打印”概念。在《生物技术趋势》杂志上发表。尽管3D打印技术的潜力巨大，但受到诸如生物组织保真度差和打印分辨率低等技术限制的限制，但3D打印技术在生物医学领域的广泛应用受到了极大的限制。特别是，利用活细胞来印刷和制造柔软的生物材料（例如胶原蛋白），这两个高期望的研究目标一直在努力。今天，这项最新研究突破了这一技术瓶颈。 Andrew Lee在2015年首次提出了这种方法（FRESH）。经过4年多的不断改进和研发，在FRESH v2.0版本中，3D生物打印技术利用pH值的快速变化使挤出的胶原蛋白凝结并达到精确的效果。控制。 FRESH v2.0的3D生物打印技术可以创建具有复杂功能的组织结构，可以将其进一步嵌入到活细胞或复杂的血管系统中，打印分辨率可达10μm。使用这种方法，Lee和他的同事可以完全依靠胶原蛋白和人体细胞来制造人体心脏的各个部分，包括心脏组织，收缩的心室，甚至是新生大小的心脏。人体的每个器官都由一种称为细胞外基质（ECM）的生物支架组成，该支架由各种特殊细胞组成。这种ECM蛋白质网络可以提供人类细胞正常运作所必需的结构和生化信号。 ECM体系结构是如此复杂，以至于到目前为止，研究人员尚未发现使用传统生物制造方法进行重建的任何可能性。当传统方法遇到障碍时，许多研究人员已转向3D生物打印研究以取得突破。在3D生物打印领域，与以前使用其他材料取得的突破相比，FRESH技术的发现确实令人兴奋。因为它可以用胶原蛋白支架打印大规模的人体器官。今年4月，以色列特拉维夫大学的一个研究小组首次使用人体组织3D打印心脏。在此之前，人们印制的心脏通常是用人造材料制成的。特拉维夫大学研究团队印制的心脏是微型模型，只有樱桃的大小（相当于兔子的心脏）。尽管它是具有血管和细胞的完整心脏，但它不能均匀地收缩和放松。具有抽水功能。从器官体积的角度来看，如果要打印人的心脏的大小，实际上需要长期的研究。对于FRESH技术，它不限于胶原蛋白的3D打印。诸如纤维蛋白，藻酸盐和透明质酸之类的各种软凝胶可以使用该技术实现3D打印，这为组织工程提供了强大的工具。具有广泛适用性的平台。另一个关键点是，研究人员还开发了一种用于数字建模的开源设计，因此，无论是医学实验室的研究人员还是高中大学校园的学生，任何人都可以使用该工具。