微重力条件下打印人体肌肉组织

根据新一期《科学进展》发表的一项研究，来自苏黎世瑞士联邦理工学院的一个团队利用3D打印技术，在模拟太空微重力条件下制造出结构精确的人体肌肉组织。这种高保真组织模型对于研究疾病机制和测试新药至关重要，也将为太空生物制造和人类健康研究开辟新途径。当宇航员长期处于太空微重力环境中时，他们的身体将面临肌肉快速萎缩等严峻挑战。为了更好地了解这一过程并保护深空探险家，科学家们正在努力开发更准确的生物模型。 在表面，创造类似于人体自然结构的肌肉组织面临着重大障碍。工程师通常通过使用一种称为“生物墨水”的特殊材料逐层打印来构建组织。它是活细胞和支持载体的混合物。然而，土壤的重力会导致无支撑的软结构在成型前倒塌或变形。同时，墨水中的细胞不均匀，导致最终的组织结构扭曲，难以真实反映人体的生理状态。在微重力环境下，这些干扰因素都被消除了。在结构上没有重力的拉动，可以完美地打印出符合自然修复人体的肌肉纤维。该团队开发了一种名为 G-Flight（重力无关灯丝光）的新型生物制造系统，可以在几秒钟内快速生成活跃的肌肉结构。团队利用抛物线飞行创造的瞬时失重环境，完成了连续30个失重周期的3D打印实验。他们使用特殊配制的生物树脂配方来确保细胞维持印刷过程中的存活率高。结果表明，微重力下打印的肌肉组织不仅具有良好的细胞活性，而且具有与陆地上打印的样品相同数量的肌纤维。此外，该过程支持长期储存充满细胞的生物树脂，并具有在未来长期太空任务中实际应用的潜力。该技术的成功标志着空间组织工程的重要进步。该团队的长期目标是直接在空间站或未来的轨道实验室中培养人体组织和类器官。在太空中创造的“迷你器官”不仅可以用来研究因失衡引起的肌肉退化，还可以作为研究肌肉萎缩等疾病的平台。更重要的是，微重力下打印的组织结构更接近真实人体，可以为药物检测提供更准确的检测环境，从而加快药物检测的发展。新疗法的评论。这一突破不仅将服务于太空探索者，还将把医学研究带回地球。主编强调，科学家首次在类似太空的失重环境下成功制造出活体人体肌肉组织。在世界范围内打印活体组织确实非常困难。重力会导致无药可救的“生物墨水”下垂、变形甚至倒塌。这次，研究人员利用特殊的“抛物线飞行”创造了短期失重环境，成功完成了3D打印实验。未来，我们可能会在太空环境中建立“生物实验室”，进一步培养人体组织。高保真肌肉模型可以帮助我们更准确地模拟肌肉消耗性疾病的衰老过程，加快相关新药的研发和测试。 （科技日报记者 张梦然）