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可控制結(jié)構(gòu)

要獲得組織工程中的單個(gè)細(xì)胞，研究人員必須首先打破組織，采用酶來消化分解使細(xì)胞結(jié)合在一處的細(xì)胞外物質(zhì)。然而，一旦細(xì)胞脫離了束縛，就很難將它們組裝到模擬自然組織的微結(jié)構(gòu)體系中。

一些科學(xué)家已經(jīng)成功地打造出諸如皮膚、軟骨或膀胱之類附著在可降解泡沫支架上的簡(jiǎn)單組織?！八鼈兛捎?，但往往缺乏可控制的微結(jié)構(gòu)體系，”科海德姆豪斯尼說道，他還兼任布里格姆婦女醫(yī)院助理教授。“你得不到跟正常組織同樣復(fù)雜的人造組織?！?/p>

HST研究人員將細(xì)胞封裝在具備諸多醫(yī)學(xué)應(yīng)用的聚合物聚乙二醇（PEG）中，打造出“生物積木”。他們采用的是液態(tài)形式、光照下變?yōu)槟z的聚合物，所以當(dāng)涂敷聚乙二醇的細(xì)胞見光時(shí)，聚合物固化并將細(xì)胞包裹在其中，形成邊長(zhǎng)100到500微米的立方體。一旦細(xì)胞形成立方體形式，就可以用模板將其布置成特定形狀，模板由聚合物硅橡膠（PDMS）制成，該材料在多種醫(yī)療設(shè)備中均有應(yīng)用。模板和細(xì)胞立方體一起再次涂敷聚乙二醇，隨著聚合物自身牢牢附著在模板表面，它就像膠水一樣將細(xì)胞立方體粘和在一起。

待細(xì)胞立方體布置妥當(dāng)，它們?cè)俅我姽?，液態(tài)聚合物偕同立方體一起固化。模板被撤除后，細(xì)胞立方體就組成了新的結(jié)構(gòu)。用此方法，戈麥斯·費(fèi)爾南德斯和科海德姆豪斯尼造出了可實(shí)現(xiàn)毛細(xì)血管功能的管狀組織，或有助于克服人造器官工程最持久的問題之一，即缺乏及時(shí)的血液供應(yīng)。”如果你建造一個(gè)器官，而無法提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，那么它會(huì)死去，”現(xiàn)為哈佛大學(xué)博士后研究員的戈麥斯·費(fèi)爾南德斯說道。他們希望自己的工作成果也能引領(lǐng)制造人工肝臟或心臟組織的新方法。

其他研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種被稱為 ‘器官印制’的技術(shù)，可以創(chuàng)建出復(fù)雜的三維組織但整個(gè)過程需要一種尚未得到廣泛應(yīng)用的機(jī)器人設(shè)備。我們這項(xiàng)新技術(shù)則不需要任何特殊設(shè)備?！澳憧梢栽谌魏我婚g實(shí)驗(yàn)室復(fù)制應(yīng)用該技術(shù)，”戈麥斯·費(fèi)爾南德斯說道?！八趾?jiǎn)單。”

要使得這些人造組織得以臨床應(yīng)用， “短期內(nèi)的下一步就是要關(guān)注不同細(xì)胞類型和組織生長(zhǎng)的可行性，”埃麗塞弗說道。研究人員目前正在這樣做，而且他們還探索了不同聚合物的應(yīng)用，用以替代聚乙二醇并對(duì)細(xì)胞定位提供更多的控制。