@ 2014.06.21 , 18:24

关于3D打印器官的一些知识

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目前状态

目前3D打印技术已经可以制作巧克力、鞋子、甚至是手工汽车,在医学上科学家们也在使用3D打印技术做一些救死扶伤的事情。他们研发的3D打印机,可以打印出完整功能的人器官。试想一下,我们可以方便的打印出人体器官,那么需要器官移植的病人就不需要了苦苦等待了。在美国,目前还有78837名病人等待着不同的器官捐献,而截至2014年1月只有3407次器官捐献,可见器官移植的需求量非常的紧缺。不过,我们今天说的3D打印器官技术,仍旧还处于初级阶段,这可比打印一个塑胶玩具要复杂多了,真正要做到随到随用还需要很久。

研究人员一直在实验室中培养器官,直到1990年代末期,生物打印技术才被人们所重视。其中Wake Forest 再生医学研究所在那个时候,就使用3D打印技术培养过人类的膀胱。不过,那个时候,还不是真正的膀胱,只是使用生物墨水技术和3D模型。在2007年,第一家生物打印技术公司成立,名叫Organovo 。目前,Organovo 公司可以打印出肝组织样品用于药物实验。

工作原理

尽管打印器官比打印玩具复杂多了,但是它们的基本原理还是相似的,使用生物墨水建造模型。但其中有几个重点:
1.虽然我们知道器官长什么样子,但是它们的内部结构,还需要通过CT 或者MRIs 技术对病人进行扫描,才能得到完整的器官蓝图。
2.所谓的生物墨水,既是组成人体器官的细胞,然后通过粘结剂把它们组合在一起。有时候也会使用干细胞等物质。主要是为了确保移植到人体后不会有排斥反应。
3.一旦器官被打印出来,它需要立即放到生物孵化器中,这样细胞才能像真的器官那样工作起来。

难点是是什么?

根据Wake Forest 团队的Anthony Atala 介绍:将可以用于制造人体器官的物质组合在一起,很多时候,很难将打印的器官粘连在病人身体中。就像我们提到的,真正的人体奇怪非常的复杂,目前的3D生物打印技术还无法真正的代替它。简单的比喻就是:“你可以把心脏组织细胞取出来放在一起,但是要怎样将它变成一个真正的心脏呐?!”。同时,目前还没有软件可以描述出一个完整的器官细节模型。

不仅仅是3D打印器官,目前使用类似技术再生血管都是非常困难的事情。而器官需要动脉、静脉、毛细血管等才能为它们提供必要的营养物质。不仅如此,连尝试的科学团队都很少,有记载的,直到今年5月,才有一个来自Brigham and Women's Hospital 的团队使用琼脂糖分子尝试制作血管。

未来

目前一些医学团队有了一些办成功的尝试,我们说办成功因为其中大部分的功能都不能完整,又或者仅仅存活了几天。以Organovo 公司为例,它们打印出来的人体肝脏确实可以工作,但是也仅仅可以存活40天。来自Louisville 大学的一个团队,可以成功的打印出心脏瓣膜,不过目前还没有在病人身上实验过。

Atala 介绍市面上90%的器官移植病人都在等待肾脏。在中国也有一个科学家团队正在研发打印肾脏,目前他们的技术可以让肾脏生存4个月。

在更远的未来,当然是希望这些打印出来的器官可能更好的与病人身体融为一体。本文译自 engadget,由译者 oioi 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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