對于生物制造，目標是設計組織支架以治療有限選擇的疾病，例如終末期器官衰竭。三維（3D）生物打印已經實現了重要的里程碑，包括微生理學裝置，圖案化組織，可灌注血管樣網絡和可植入支架。然而，直接打印活細胞和軟生物材料如細胞外基質（ECM）蛋白已被證明是困難的。一個關鍵的障礙是在打印過程中支持這些柔軟和動態的生物材料，以實現重建復雜的3D結構和功能所需的分辨率和保真度的問題。2篇Science 背靠背，探討了這個問題：
美國萊斯大學Jordan S. Miller及華盛頓大學Kelly R. Stevens共同通訊在Science 發表題為“Multivascular networks and functional intravascular topologies within biocompatible hydrogels”的研究論文，該研究通過使用食品染料添加劑作為用于投影立體光刻的生物相容但有效的光吸收劑，利用可光聚合的水凝膠建立血管內和多血管設計自由。 此外，研究人員還在慢性肝損傷的嚙齒動物模型中部署結構化可生物降解水凝膠載體，以突出這種材料創新的潛在轉化效用。總而言之，通過立體光刻工藝，可以對組織結構和生物材料進行同步控制，以設計再生組織。
美國卡內基·梅隆大學A. W. Feinberg團隊在Science 在線發表題為“3D bioprinting of collagen to rebuild components of the human heart”的研究論文，該研究使用懸浮水凝膠（FRESH）的自由形式可逆嵌入，來設計從毛細血管到整個器官的各種尺度的人類心臟組件。該研究發現FRESH 3D生物打印的心臟準確地再現了由微型計算機斷層掃描確定的患者特異性解剖結構。打印的人心肌細胞的心室顯示同步收縮，定向動作電位傳播，以及在收縮峰值期間壁增厚達14％。
美國大學塔夫斯大學Lauren D. Black III等人在Science 發表題為“A FRESH SLATE for 3D bioprinting”的點評文章，系統總結了這兩篇文章的研究成果，同時指出這兩項研究中的技術動員了從計算機生成的模型，創建功能性器官和組織的前景，從而使按需器官印刷更接近現實。
對于生物制造，目標是設計組織支架以治療有限選擇的疾病，例如終末期器官衰竭。三維（3D）生物打印已經實現了重要的里程碑，包括微生理學裝置，圖案化組織，可灌注血管樣網絡和可植入支架。然而，直接打印活細胞和軟生物材料如細胞外基質（ECM）蛋白已被證明是困難的。一個關鍵的障礙是在打印過程中支持這些柔軟和動態的生物材料，以實現重建復雜的3D結構和功能所需的分辨率和保真度的問題。
打印生物聚合物時的有限分辨率阻礙了模仿天然組織的微觀復雜性。兩項研究獨立地解決了這些問題。Grigoryan等人推出了一種名為SLATE（用于組織工程的立體光刻設備）的立體光刻（SLA）印刷技術，該技術使用一組新的生物相容性光吸收劑，用于在3D打印水凝膠內高保真地生成多種多樣網絡；Lee等人報告更新了FRESH（自由形式可逆嵌入懸浮水凝膠）基于擠出的打印技術，具有更高的分辨率。
Grigoryan等人通過使用食品染料添加劑作為用于投影立體光刻的生物相容但有效的光吸收劑，利用可光聚合的水凝膠建立血管內和多血管設計自由。研究人員展示了在幾分鐘內生產的整體透明水凝膠，包括有效的血管內3D流體混合器和功能性二尖瓣。研究人員進一步闡述了來自空間填充數學拓撲的糾纏血管網絡，并探討了心臟擴張期間人體紅細胞的氧合和流動。 此外，研究人員還在慢性肝損傷的嚙齒動物模型中部署結構化可生物降解水凝膠載體，以突出這種材料創新的潛在轉化效用。總而言之，通過立體光刻工藝，可以對組織結構和生物材料進行同步控制，以設計再生組織。
對于Lee等人提出了一種3D生物打印膠原蛋白的方法，該方法使用懸浮水凝膠（FRESH）的自由形式可逆嵌入，來設計從毛細血管到整個器官的各種尺度的人類心臟組件。控制pH驅動的凝膠化提供20微米的細絲分辨率，多孔微結構能夠快速細胞浸潤和微血管化，以及制造和灌注多尺度脈管系統和三葉瓣膜的機械強度。該研究發現FRESH 3D生物打印的心臟準確地再現了由微型計算機斷層掃描確定的患者特異性解剖結構。打印的人心肌細胞的心室顯示同步收縮，定向動作電位傳播，以及在收縮峰值期間壁增厚達14％。
總的來說，這兩項研究中的技術動員了從計算機生成的模型，創建功能性器官和組織的前景，從而使按需器官印刷更接近現實。
參考信息：
https://science.sciencemag.org/content/365/6452/482
https://science.sciencemag.org/content/365/6452/446
https://science.sciencemag.org/content/364/6439/458
低聚糖在整個生物學中具有無數的功能。為了研究這些功能，需要對這些結構復雜的分子進行多步化學合成。由于低聚糖具有密集的立體中心和羥基，通過O-糖基化組裝低聚糖需要同時控制位點選擇性、立體選擇性和化學選擇......
氣候變化正在改變全球森林的結構和功能，因此迫切需要預測哪些森林最容易受到未來更熱、更干燥的影響。2023年12月7日，加州大學圣巴巴拉分校RobertHeilmayr等人在Science在線發表題為“......
近日，清華大學電子工程系副教授方璐帶領課題組成員，與中國工程院院士、清華大學自動化系戴瓊海院士課題組組成交叉研究團隊，在智能光計算芯片領域實現了新的突破。相關成果已于近日發表在Science期刊。他們......
18歲以前，楊婉男從未想過自己會成為一名科學家。原因是，她從小酷愛哲學，高中學的是文科，父母輩中也沒有一個從事與科學沾邊的工作。高中畢業后，楊婉男來到英國愛丁堡大學讀生物學；大三時她對神經科學產生了濃......
2024年4月5日，國際頂級期刊Science同時上線了兩篇來自南方科技大學物理系的研究論文。物理系講席教授何佳清團隊發表了題為“Pseudo-nanostructureandtrapped-hole......
Science,29MAR2024,VOL383,ISSUE6690《科學》2024年3月29日，第383卷，6690期物理學PhysicsUltrafastKapitza-Diraceffect超快......
2月2日，由南方科技大學材料科學與工程系講席教授徐保民、研究助理教授章勇、前沿與交叉科學研究院研究教授王行柱團隊在國際知名學術期刊Science發表了題為“Aqueoussynthesisofpero......
2024年1月4日，南方科技大學劉柳團隊在Science在線發表題為“Astablerhodium-coordinatedcarbenewithaσ2π0electronicconfiguration......
此次發布的問題包括數學、化學、醫學與健康、生命科學、天文學、物理學、信息科學、工程與材料科學、神經科學、生態學、能源科學與人工智能等領域。除了“物質的起源是什么”“黎曼猜想是真的嗎”“地球上有多少物種......
2023年12月22日，復旦上醫徐彥輝團隊在《科學》（Science）雜志上在線發表題為“Structuralvisualizationoftranscriptioninitiationinactio......