华裔教授3D打印排毒仪可模拟肝脏功能

      日前，由于受人体肝脏从血液中移除危险毒素功能的启发，加州大学圣地亚哥分校的研究员开发出了一种3D打印排毒仪。该设备使用纳米颗粒捕获成孔毒素（pore-forming toxins），这种毒素可以破坏细胞膜，通常是蚊虫叮咬以及细菌感染致病的关键因素。

华裔教授3D打印排毒仪可模拟肝脏功能

3D打印装置的灵感来自于肝脏（图片：美国加州大学）

      如今纳米粒子已被证明可以在血液中有效中和成孔毒素，但如果这些纳米颗粒不能有效地被消化，它们会积聚在肝脏中，带来二次中毒的危险，尤其是对于那些已经面临肝功能丧失风险的病人，尤其危险。
      该研究小组由纳米工程学教授陈绍琛领导。据了解，他们创造了一个3D打印的水凝胶基质来容纳纳米粒子，形成模仿肝脏的结构和功能的设备。它具有较大的表面积，能够高效地感知、吸引并捕获来自血液的毒素。每当捕获了足够的毒素时，这个装置就会变为红色。
      该装置被设计为在人体体外使用，目前仍处于概念验证阶段。在体外研究中，它能够完全中和成孔毒素。
       “使用3D打印在生物相容性水凝胶中封装功能性纳米粒子的概念是新颖的。” 陈绍琛教授说。“这将激发关于解毒技术更多的新设计出现，因为3D打印可实现根据不同的使用者以及具体情况量身定制高功能性产品。”

动态光学投影立体光刻技术

       陈绍琛教授使用的生物制造（biofabrication）技术，被称为动态光学投影立体光刻（DOPsL），这种技术使用计算机投影系统和精确地控制微镜在含有光敏生物聚合物和细胞的溶液选定区域闪光。此光致固化过程一次固化一层结构，并逐层连续固化（注：类似常见的DLP技术）。

华裔教授3D打印排毒仪可模拟肝脏功能

华裔教授陈绍琛

      DOPsL技术的分辨率可达微米或纳米级，这样的精度在打印模拟自然的细粒度生物组织（包括血管）十分关键，因为这类组织的首要功能就是在身体内输送发的营养和氧气。
      2012年，陈绍琛教授的团队就曾展示过DOPsL技术。他们在几秒钟内用生物相容性水凝胶制造出微观三维结构。（见下图）

华裔教授3D打印排毒仪可模拟肝脏功能

      一个人造的生物器官，如肝或肾，如果不能打印血管，那么在再生医学中毫无用处。使用DOPsL技术，陈教授的团队能够打印诸如花朵、螺旋和半球等在自然界常见的更复杂的几何形状。而目前其他在生物制造领域的3D技术，如双光子聚合，可能需要几个小时才能制作一个3D对象。
      该项目获得了美国国立卫生研究院150万美元为期4年的资金资助，另外还获得了美国国家科学基金会的资助。
      他们的研究结果发表在5月8日出版的《Nature Communications》上。