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前沿丨3D生物打印,用細胞當“墨水”,想點哪里點哪里

醫療健康與生命科學2020-08-22 13:29:41

近年來,隨著3D打印熱潮持續高漲,3D打印技術在醫療領域的應用被認為是最有發展潛力的市場,尤其是近兩年呈現爆炸式發展的生物3D打印技術,甚至有望徹底改變臨床器官移植的情況。

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長久以來,許多病人等待著可以移植的器官,而由于器官移植需求與可供移植的器官之間存在著巨大的缺口,使得很多病人最后只能在漫長而無望的等待中走向死亡。3D生物打印技術的出現,為這部分病人帶來了巨大的希望,盡管目前為止生物3D打印技術能夠打印出的產品還遠沒有發展到可以替代人源器官的程度,但是人們在這項飛速發展的技術中,看到的是巨大的希望。

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早期的3D打印機只能夠利用塑料作為“墨水”打印零件。而現在,“墨水”的材料早就被大大地擴展了——金屬、陶瓷、甚至細胞都可以被注入“墨盒”進行操作。



3D生物打印機:用細胞當“墨水”

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雖然聽起來有些聳人聽聞,但利用生物細胞進行打印算是3D打印機的奇妙用途之一,也是這個領域中相當有趣的一個分支。再生科學領域的科學家們一直孜孜不倦地嘗試利用這一技術創造可供移植的組織乃至器官。

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3D生物打印機以生物細胞為主要打印材料。圖片來源:Wake Forest Institute for Regenerative Medicine

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3D打印機擁有多個噴嘴,一些擠出水凝膠,還有一些則擠出可生物降解材料,用來給打印出來的組織提供結構和強度支持。當輔助材料溶解和組織在機器中完成孵化時,它就有可能植入人體。研究人員先對人耳、下顎骨、肌肉進行3D掃描,從而創建數字模板,然后打印出一塊耳形的軟骨、一塊肌肉和一塊下頜骨,并把它們植入小鼠體內。

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維克森林大學安東尼·阿塔拉(Anthony Atala)課題組把3D打印出的組織移植到生物體內,并且證明了這些從打印機里誕生的組織能夠像正常組織一樣存活并生長。

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阿塔拉團隊用“整合組織-器官打印系統”(Integrated Tissue-Organ Printing System,ITOP)打印的下頜骨(左)和耳廓(右)。圖片來源:Wake Forest Institute for Regenerative Medicine

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手持式3D打印機,想畫哪里點哪里


澳大利亞伍倫貢大學的團隊開發出一種3D生物打印筆,外科醫生用這支筆將細胞直接“畫”在受傷的骨頭或者軟骨上,以快速便捷地完成修復手術。目前3Doodler正在St. Vincent’s醫院開展臨床試驗。

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來源:青春派生物


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