新技术：3D打印“活肺组织”问世
科研团队用3D生物打印还原肺组织结构，助力药物研发与疾病研究。
加拿大不列颠哥伦比亚大学奥肯那根校区的研究人员成功用3D生物打印技术，创造出一种高度逼真的“活肺组织”。这一创新不仅再现了人类肺部的复杂结构，还可能彻底改变科学家研究呼吸系统疾病和开发新药的方式。
这项研究由Irving K. Barber理学院的副教授Emmanuel Osei领导。他介绍说，打印出的组织与真实人肺的结构和功能极为接近，这让科研人员能够更精准地测试呼吸道疾病的发生机制，并筛选潜在的药物靶点。
在过去，研究复杂肺部疾病的途径极其有限。科学家需要从患者身上获取活体样本，但这些样本的数量和质量完全取决于手术和病患的捐赠意愿。“外科医生切除肿瘤或病变组织后，会在患者同意下额外提供一部分健康肺组织供研究使用。但研究者无法预知会得到多少，也无法控制实验条件。”Osei解释说，“现在有了3D生物打印，我们可以从这些有限的样本中提取细胞，重新构建出更多的肺组织模型，在实验室里反复验证各种假设，不再被样本数量束缚。”
为了构建这个模型，团队使用了由光敏聚合物改性明胶和一种叫做聚乙二醇二丙烯酸酯的材料组成的“生物墨水”，将多种细胞打印进水凝胶中，形成模拟血管和气道的微型通道。打印完成后，这种水凝胶的力学性质与肺组织极为相似，能逼真地再现细胞在刺激下的反应过程。
Osei指出，研究的目标是创造一个更接近人体生理状态的体外气道模型。通过整合模拟血管等结构，模型可以更好地还原肺部微环境，这对于研究疾病的演变和验证药物疗效至关重要。
目前，很多肺部疾病依然无药可治，包括慢性阻塞性肺病、哮喘、特发性肺纤维化以及肺癌。能够建立稳定、可重复的疾病模型，将成为攻克这些疾病的重要一步。
这项研究发表于《生物技术与生物工程》期刊，并得到Mitacs和Providence Health Care的支持。团队已经用这个3D打印模型进行了实验，比如让它暴露在香烟烟雾提取物中，观察促炎细胞因子的升高情况，从而模拟尼古丁对肺部组织的炎症反应。
“我们不仅能创造模型，还能用香烟烟雾等特定刺激，让它展现疾病的典型特征。这让我们真正看到了肺病发生的复杂机制，并能进一步探索如何对症治疗。”Osei说。
更令人期待的是，这种模型具备高度可扩展性。由于3D生物打印具有良好的可重复性，未来可以加入更多种细胞，甚至使用患者来源的细胞，从而打造个性化医疗和疾病模拟平台，为精准医疗铺平道路。
Osei表示，接下来的研究会与UBC免疫生物学卓越研究集群、生物技术公司以及其他对生物人工模型感兴趣的团队展开更深入的合作，共同推动这项技术向临床应用迈进。
