@ 2016.02.17 , 10:05

3D打印出可移植人耳

科学家们已经研发出革命性的3D生物打印技术,这种技术打印出来的可替换组织足够坚固,能够承受手术移植。为了展现这一技术的能力,科学家们打印了颌骨、肌肉、软骨组织和人耳进行实验。

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Wake Forest再生医学研究所的Anthony Atala领导着研究团队,历时十年研发出完整的组织和器官打印系统(ITOP)。一旦证实它能安全地被使用在人体上,这些3D打印的生物结构将被用来替换病人身上受伤、缺失和患病的组织。由于它们是在电脑上被设计出来的,因此这些替换部位能够定制,满足病人的特殊需求。这一突破性技术的细节被发表在自然生物科技上。

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生物打印机与传统的3D打印机工作原理一样,都是利用添加剂一层层地打印出复杂结构。但生物打印机并不使用塑料、树脂和金属,它使用的是与活体组织类似的特殊生物材料。

现有的生物打印机无法制造出正确尺寸或者强度合适的组织。它们打印出来的东西要么太脆弱要么结构不适用于手术移植。它们也无法打印出更加复杂的结构比如血管和脉管。没有现成的血管,细胞就无法获取关键的营养物质和氧气。

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Atala表示:“没有血管的支持,细胞无法生存,而不到200微米的血管极其细小,这样的限制因素使得生物打印成为一种极具挑战的技术主张。”

新的生物打印系统克服了所有这些不足。可生物降解的聚合物材料形成组织形状,水凝胶(对细胞无毒)负责将细胞运输到结构中。临时的外置结构能够维持打印过程中物体的形状。为了处理被限制的尺寸,研究人员们需在设计中嵌入微通道,允许营养物质和氧气被运送到结构里的各个细胞中。

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Atala说:“基本上我们重新创建了毛细血管,这样的微通道就像毛细血管床一样。”

为了测试他们的3D打印生物部位,研究人员们在活体动物身上做了不少实验。人类外耳被移植到老鼠的皮肤下。两个月后,这些耳朵依旧维持着它们的形状,里面也形成了软骨组织和血管。被打印出来的肌肉组织也被移植到老鼠身上,同外耳一样,它们也保持着结构完整性。

干细胞创造出来的颌骨也被移植到了老鼠身上,五个月后,这些结构形成了血管骨组织。未来,3D打印骨头将被用在人类面部重建中。

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Atala表他带领团队打印出来的组织拥有正确的尺寸、硬度合适且功能完备。他们的系统能够产生几乎任何形状的、结构稳定的人体组织,部分需要电脑建模以满足病人的特殊需求。

一旦这些结构被证实安全有效,研究人员们就能开始人体试验。然而,Atala表示:“我们还在探索这些东西的安全性,我们仍有不少测试要做,这些测试将花费很长一段时间。”

本文译自 Gizmodo,由译者 肌肉桃 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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