3D打印肺組織用于深入研究有毒化學蒸氣對人類健康的潛在影響

2025年2月10日，南極熊獲悉，美國國土安全部（DHS）科學技術局（S&T）與化學安全分析中心（CSAC）及維克森林再生醫(yī)學研究所（WFIRM）合作，正在致力于將人體肺細胞和組織3D打印至微芯片上，以便進行高級有毒化學品危害分析。

△研究人員采用3D打印技術用于深入研究化學氣體對人體的傷害

3D打印肺組織微芯片用于化學危害研究

氨和氯等化學物質極為危險，尤其是對港口和工廠工人而言。這些化學物質依然是美國運輸量最大的化學品之一，因此意外泄漏或惡意使用構成重大威脅。在應對事故時，急救人員可能面臨巨大風險，接觸這些化學物質可能帶來即時或長期的健康風險。S&T的目標是通過理解并減輕這些危害，保護公眾安全。通過國家威脅、危害和風險概率分析（PANTHR）計劃中的化學威脅表征（CTC）項目，器官芯片（OOAC）研究能夠精確地研究有毒物質對人體肺組織的影響。

CTC項目經理Theresa Pennington表示：“我們與維克森林研究所的合作對器官芯片研究至關重要。通過我們的OOAC計劃，我們3D打印肺器官組織等效物（OTE）到微芯片上，并將它們暴露于有毒蒸汽中。我們選擇這種方法是因為OTE比任何其它方法更精確地模擬了人體肺組織對氣態(tài)化學劑的反應。”

WFIRM項目聯(lián)合負責人Sean Murphy博士補充道：“整個微芯片尺寸僅1×2英寸，甚至更小。OTE位于可滲透膜內，類似于真實的肺，內含微小管道，空氣通過這些管道流動。這些管道直徑約為60微米，與人類頭發(fā)的厚度相近。含有有毒化學蒸汽的空氣被泵入管道，模擬吸入煙霧。此時，毒素與管內細胞發(fā)生相互作用�！�

△3D打印肺組織用于化學危害研究

3D打印器官芯片技術在化學危害研究中的應用與前景

通過將OTE暴露于特定濃度的有毒物質，研究人員能夠研究獨特的損傷特征。準確識別物質和暴露水平對于及時提供醫(yī)療干預和保護社區(qū)免受大規(guī)模健康危機至關重要。Pennington說補充道：“這項研究可能是唯一一種方式，能夠確定個體是否暴露于有毒物質，并了解這種暴露可能帶來的短期和長期健康影響。希望它還能為醫(yī)療人員提供決策支持，以便為患者制定最佳治療方案。”

CSAC高級研究員Rabih Jabbour總結道：“我們期望這項關于人類接觸毒素后反應的研究將有助于未來設計和開發(fā)有效的醫(yī)療對策，以減輕甚至可能逆轉這些毒素和其它毒素的影響，從而挽救生命�！�

總的來說，這項創(chuàng)新研究標志著3D打印技術在生物醫(yī)學領域的又一重要應用，展示了它在提高公共安全和健康保護方面的巨大潛力。隨著技術的不斷進步，預計未來將有更多類似的3D打印應用出現(xiàn)，以應對各種環(huán)境和健康挑戰(zhàn)。