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3D打印的小腸幫助康乃爾科學(xué)家了解腸道細(xì)菌

紐約康奈爾大學(xué)的生物學(xué)家用3D打印了一個(gè)微小的人造小腸。合成腸道可以幫助研究人員更好地了解細(xì)菌和人體免疫系統(tǒng)。

3D打印的小腸可能聽(tīng)起來(lái)像是我們的3D打印萬(wàn)圣節(jié)道具列表中的怪物之一 - 一個(gè)逼真的“絕招”，肯定會(huì)讓你從受驚的家庭中獲得一些糖果。

但實(shí)際上，康奈爾大學(xué)的一組生物學(xué)家正在使用它來(lái)研究人體免疫系統(tǒng)和細(xì)菌對(duì)腸道的影響。

使用AutoCAD Inventor，Stratasys Objet30 Pro 3D打印機(jī)和Stratasys VeroClear RGD810 3D打印材料，研究人員能夠制造精確模仿人類(lèi)腸道功能的合成“小腸”生物反應(yīng)器。

研究人員說(shuō)：“真實(shí)模擬體內(nèi)系統(tǒng)的體外人造小腸的發(fā)展將使我們對(duì)人類(lèi)腸道及其對(duì)人類(lèi)健康的影響的理解大大改善。

3D打印的微型小腸模仿人類(lèi)腸道的表面形態(tài)，以及上皮細(xì)胞需要生長(zhǎng)，繁殖和功能所需的流體流動(dòng)。根據(jù)康奈爾生物學(xué)家，以前的腸道模型沒(méi)有準(zhǔn)確地重建流體流動(dòng)。

“腸道是我們大部分免疫系統(tǒng)的所在地，也是我們所有營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)都被吸收的地方，所以作為一個(gè)人或任何多細(xì)胞動(dòng)物，我們的腸道是我們與外界交流的中心。”康奈爾大學(xué)生物與環(huán)境工程系教授兼主席John March。

新的3D打印腸道系統(tǒng)使研究人員能夠仔細(xì)檢查腸道內(nèi)的液體流動(dòng)，并且在3D打印的腸道上進(jìn)行的研究表明，在模型中重新創(chuàng)建蠕動(dòng)流允許細(xì)胞像在活腸中一樣生長(zhǎng)。

March補(bǔ)充說(shuō)：“我們?cè)搅私馕覀兊哪懥咳绾喂ぷ鳎驮侥荛_(kāi)發(fā)治療方法，并深入了解人類(lèi)生物學(xué)的發(fā)展。”

3D打印模型的精確流程系統(tǒng)具有許多重要的優(yōu)點(diǎn)。首先，它鼓勵(lì)細(xì)胞有選擇性地沿腸絨毛的尖端消失，這聽(tīng)起來(lái)很糟糕，但實(shí)際上確保太多的細(xì)胞不會(huì)沿著絨毛開(kāi)始自我毀滅。

聰明的流體系統(tǒng)也使研究人員能夠研究腸內(nèi)細(xì)菌種群的動(dòng)態(tài)變化，其中一些細(xì)菌處理流程比其他細(xì)菌更好。

March說(shuō)：“我們預(yù)計(jì)（3D打印的腸道）將用于研究人類(lèi)和腸道細(xì)菌之間的相互作用。顯著的特點(diǎn)是，這種裝置提供的流動(dòng)類(lèi)似于在腸道中發(fā)現(xiàn)的流體動(dòng)力學(xué)對(duì)細(xì)菌定植的影響。此外，它還可以用來(lái)更好地了解人體細(xì)胞在食物和流體在腸道中流動(dòng)所施加的剪切力作用下如何生長(zhǎng)和分化。“

對(duì)于康奈爾大學(xué)的科學(xué)家來(lái)說(shuō)，3D打印技術(shù)尤其有用，因?yàn)樗軌蚓_控制細(xì)胞類(lèi)型，營(yíng)養(yǎng)狀況和氣體交換。幸運(yùn)的是，全世界的其他腸道愛(ài)好者，三月和他的團(tuán)隊(duì)對(duì)他們的3D打印模型不會(huì)特別珍貴：他們充分期待其他生物學(xué)家嘗試3D打印他們自己的腸道模型，以了解更多關(guān)于免疫系統(tǒng)如何工作。

“3D打印的好處在于，如果你能繪制出來(lái)，就可以做到。”March補(bǔ)充道。

該研究論文“用于GI上皮細(xì)胞生理學(xué)的原位表征的微型生物反應(yīng)器”已經(jīng)發(fā)表在Nature journal Scientific Reports中。

編譯自：3ders.org