芯片上的3D打印胎盘！探究母体与胎儿的遗传

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芯片上的3D打印胎盘！探究母体与胎儿的遗传

多年以来，人们对胎盘知之甚少。这种器官仅在胎儿时期形成，在婴儿出生后排出，不论是形成还是功能，都很难探究。然而对于分娩来说，如果能了解更多胎盘的相关信息，无疑会减少分娩的风险。几年前，研究人员加工出了首个生物3D打印胎盘模型，用于研究先兆子痫。如今，维也纳技术大学TU Wien在芯片上3D打印出了胎盘，这是怎么一回事呢？

 
芯片上的器官是非常微小的细胞单元，这些细胞单元模拟人类真实器官的结构和功能。近日，维也纳技术大学成功在芯片上加工出了胎盘，研究胎盘渗透性的具体细节和其他相关功能。其中，科学家对于葡萄糖是如何从母体传递到胎儿的问题非常好奇，因为这个问题将有助于科学家深入了解高血压和糖尿病的遗传，当然，研究的难度也是相当大。
 
“在医学的各个领域，通过生物膜运输物质都发挥着重要的作用，”维也纳技术大学材料科学与技术研究所的Aleksandr Ovsianikov教授表示。“这些生物膜包括血脑屏障、胃和肠道、以及胎盘。”

 
Ovsianikov和他的同事一起研发出飞秒激光3D打印工艺，用这种工艺直接在微流体芯片内生产定制的水凝胶膜，然后用胎盘细胞填充。
 
“我们的芯片由两个区域组成，一个代表胎儿，，另一个代表母亲，”另一位研究人员Denise Mandt说道。“我们使用特殊的3D打印工艺在它们之间产生分区，也就是人造胎盘膜。”
 
维也纳技术大学曾经花了数年时间研究高分辨率3D打印，使用激光束逐点构建3D结构，分辨率在微米范围内。
 
“我们的这个案例里用的是一种生物相容性良好的水凝胶，”Ovsianikov表示。“根据天然胎盘的模型，加工出小而弯曲的绒毛表面，然后植入胎盘细胞，形成类似于天然胎盘的屏障。”
 
研究人员使用芯片对生物参数进行检测，如胎盘的压力、温度、几何形状和营养供应。他们还可以在3D打印组织上测试各种药物，观察治疗进展和治愈率。在起初的测试中，芯片上的胎盘表现得像天然胎盘一样，允许小分子通过，阻止较大的物质通过。
 
“这种"片上器官"技术是生物医学领域的一种革命性的方法，近年来引起了人们对临床诊断，生物技术和制药学的广泛关注，”细胞芯片研究主管Peter Ertl教授表示。“在芯片上加工人体微型器官，有助于开发特异性疗法，同时也可以替代动物实验。”