整形外科

研究人员成功 3D 打印软骨组织

作者:佚名 来源:36 氪 日期:2017-03-28
导读

          3D 打印虽然现在不能帮你实现这些具有科幻意味的梦想,但是 3D 打印器官却能够实实在在地拯救数以万计的生命。日前,瑞典科学家们成功在小白鼠身上植入了 3D 打印的人体软骨细胞,让 3D 生物打印又向成功迈进了一步。

关键字:  软骨组织 

        人类对于长生不老、起死回生总是充满了美好的憧憬。

        3D 打印虽然现在不能帮你实现这些具有科幻意味的梦想,但是 3D 打印器官却能够实实在在地拯救数以万计的生命。日前,瑞典科学家们成功在小白鼠身上植入了 3D 打印的人体软骨细胞,让 3D 生物打印又向成功迈进了一步。

        瑞典科学家们成功在小白鼠身上植入了 3D 打印的人体软骨细胞

        来自瑞典查尔姆斯理工大学和 Sahlgrenska 学院的研究从人类软骨细胞中提取凝胶,并使用 CELLINK 3D 打印机复制了凝胶,将它们植入 6 周龄的小白鼠的体内。一旦植入,3D 打印凝胶开始在小白鼠体内生长并增殖; 60 天之后,凝胶材料开始变得更加类似于“人类软骨”,进一步刺激了干细胞的添加,最终形成血管。

        3D 打印凝胶开始在小白鼠体内生长并增殖

        “通过添加干细胞以刺激软骨细胞的生长,水凝胶成功地导致人软骨组织甚至形成血管。” 研究团队主管 Paul Gatenholm 教授说道。

        Gatenholm 教授认为,3D 打印这项技术会对医疗保健产生重大、深远的影响。

        他认为 3D 打印的第一个突破口是皮肤打印,然后是软骨,再然后是骨骼。最后,这项技术可以用于更复杂的人体器官的打印。Gatenholm 教授还引用了一篇来自再生医学教授 Anthony Atala 等研究人员使用 3D 生物打印来构建骨骼和肌肉的文章,认为可以使用计算机成像技术将模型转换为控制打印机喷嘴运动的程序,从而将细胞分配到离散位置。

        而目前软骨打印实验的成功虽然不能算作是革命性的成功,但至少证明研究已经迈出了一大步。

        瑞典科学家们软骨组织实验的过程图

        研究人员希望最终他们可以使用 3D 生物打印来为需要它们的患者创建身体器官。 虽然他们远远没有实现这一目标,但他们已经开始探索 3D 生物打印的各种可能性:他们与瑞典当地的整形外科医生合作,为他们提供 3D 打印的植入材料。这可以为不幸因意外或疾病失去耳朵、鼻子或膝盖等部位的患者提供更多天然的植入器官。

        3D 打印机可以使用 CAD(计算机辅助设计)形式的 3D 建模来创建比普通整形外科更好的模件,从而提高植入器官的质量,更大程度地方便患者的生活 。

        Paul Gatenholm 博士还说到,“目前还没有关于耳朵的 3D 打印技术”。 现在关于耳朵的植入都是用塑料和硅胶植入物,手术过程对患者来说也非常痛苦,效果也不是很理想。“ 如果我们可以使用来自鼻子的细胞,并用来自患者骨髓或脂肪的干细胞来加强细胞,我们将能够打印出完整的 3D 结构。”这就可以极大地提升植入的成功率,降低病患的痛苦。

        3D 生物打印的技术也已经被热议很久,除了打印出软骨细胞,科学家们也进行了其他各种各样的尝试:2010 年 3D 生物打印公司 Organovo 成功实现 3D 血管打印。

        Organovo 公司的实验室

        加拿大的 3D 打印公司 Aspect Biosystems 则开发了一种可以利用不同的细胞、生物材料和生长因子打印 3D 组织的生物打印机,提升打印速度。

        俄亥俄州辛辛那提儿童医院医疗中心的研究人员曾经打印出与真实情况非常接近的肠组织,并首次将它成功地嫁接到小白鼠的身上,发现组织在动物体内存活良好,而且即使科学家没有为组织供血,小白鼠甚至可以自行生成所需的血液和免疫细胞……

        3D 生物打印是一个潜在的庞大市场。据 ID TechEx 估计,2025 年,全球 3D 打印的市场需求约为 70 亿美元,其中一半都将来自 3D 生物打印领域。但是 3D 生物打印的植入所需的监管批准机制还在起步阶段。但是技术的不断成熟显然会推动法律措施的不断完善,让我们期待 3D 生物打印真正改善病患健康的那一天的到来吧!

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