實(shí)驗(yàn)室代測(cè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

未來(lái)器官移植的新來(lái)源--3D打印技術(shù)

點(diǎn)擊次數(shù)：17729 發(fā)布時(shí)間：2013/8/19 10:17:39

近年來(lái)，3D打印已成為全球矚目的一項(xiàng)新興技術(shù)。3D生物打印技術(shù)可讓科研人員另辟途徑地制造人體替換器官，雖然將其應(yīng)用于醫(yī)療服務(wù)領(lǐng)域還需很長(zhǎng)一段時(shí)間，但是科學(xué)家相信隨著3D生物打印技術(shù)以及再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展，將*終實(shí)現(xiàn)人體器官的個(gè)性化定制。

3D打印技術(shù)的原理與普通打印機(jī)的基本相同，將裝有液體或細(xì)胞等“生物材料”，與電腦連接后，通過(guò)電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來(lái)，*終把計(jì)算機(jī)上的藍(lán)圖變成實(shí)物。2010年，3D生物打印機(jī)被《時(shí)代周刊》評(píng)為2010年50項(xiàng)發(fā)明。

打印出腎臟原型

美國(guó)北卡羅來(lái)納州溫斯頓-塞勒姆市維克森林大學(xué)科學(xué)家已用一臺(tái)3D打印機(jī)制造出一個(gè)腎臟原型。目前他們正用3D打印技術(shù)制造出用于培育人體細(xì)胞的腳手架，從而制造包括耳朵和鼻子在內(nèi)、看似真實(shí)的面部特征。

在另外幾個(gè)實(shí)驗(yàn)室中，科學(xué)家正為制造人和豬的心臟、肺、肝臟和腎的體內(nèi)腳手架尋找方法，他們的*終目標(biāo)是為患者提供量身定做的器官替代品。維克森林大學(xué)的這臺(tái)打印機(jī)沒(méi)有使用沉積墨，而是用加入細(xì)胞混合物的凝膠一樣的可生物降解腳手架，逐層構(gòu)建腎臟。

研究負(fù)責(zé)人安東尼•阿特拉博士正在開(kāi)拓這項(xiàng)新技術(shù)。他通過(guò)打印出來(lái)的腳手架用捐贈(zèng)者細(xì)胞制造出“硬挺”的陰莖。他對(duì)兔子進(jìn)行的試驗(yàn)顯示，這一器官替代品可正常發(fā)揮作用。另外，數(shù)十名患者植入用他們自己的細(xì)胞培育出的實(shí)驗(yàn)性膀胱后情況良好。與此同時(shí)，十幾位患者植入了用他們自己的膀胱組織制造的尿道。但阿特拉認(rèn)為，還需許多年才能把打印器官應(yīng)用到患者身上。

阿特拉表示，迄今為止植入人體的在實(shí)驗(yàn)室培育出來(lái)的身體部分只是含有相當(dāng)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。肝臟、心臟和腎臟等固體內(nèi)臟的制造過(guò)程更加復(fù)雜。但耶魯大學(xué)一所實(shí)驗(yàn)室已用細(xì)胞替換技術(shù)制造出老鼠肺。它們可在這些嚙齒動(dòng)物體內(nèi)運(yùn)作一段時(shí)間。他們現(xiàn)在正想在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)研究豬和人的肺腳手架。

打印出具有功能的人耳

美國(guó)康奈爾大學(xué)的工程師與醫(yī)生成功制造了一個(gè)人工假耳，在外觀與功能上與真耳并無(wú)二樣。這一重要的進(jìn)展給那些患有先天性耳朵畸形，即小耳癥的兒童帶來(lái)了希望。

康奈爾大學(xué)生物工程學(xué)家與威爾康乃爾醫(yī)學(xué)院（Weill Cornell Medical College）的醫(yī)生組成的研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合3D打印技術(shù)以及由活細(xì)胞制成的可注射膠造出了與人耳幾乎一樣的假耳。在3個(gè)月時(shí)間內(nèi)，這些耳朵即可長(zhǎng)出軟骨，替換掉其中用于定型的膠原。這一研究成果在線發(fā)表在的PLOS One雜志上。

打印出世界人工肝臟組織

蘇格蘭科學(xué)家研制出利用人體細(xì)胞打印人造肝臟組織的技術(shù)。研究發(fā)現(xiàn)，在生理性更強(qiáng)的3D培養(yǎng)物中成長(zhǎng)起來(lái)的細(xì)胞和2D培養(yǎng)物中的表現(xiàn)截然不同，在此基礎(chǔ)上，愛(ài)丁堡赫瑞瓦特大學(xué)的研究人員研制出了基于瓣膜的細(xì)胞打印流程，可以生產(chǎn)特定的細(xì)胞種類。這一技術(shù)面臨的一大挑戰(zhàn)是研發(fā)更易控和更精細(xì)的打印噴嘴，以有效保護(hù)細(xì)胞和組織的生存能力。

Will博士表示：“突破性的新藥從開(kāi)發(fā)到面市需要10到15年以及超過(guò)10億美元的投資。3D打印人體器官能把這一時(shí)間縮短到10年以下，而成本僅僅是原來(lái)的一半。所有的藥物都需要進(jìn)行對(duì)肝臟的毒性測(cè)試，所以這項(xiàng)技術(shù)能造福所有藥物。”

人造肝臟的研發(fā)困難重重，因?yàn)樗硕喾N不同的細(xì)胞種類和復(fù)雜的血管結(jié)構(gòu)。研究人員想利用3D打印技術(shù)制造出構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單的1毫米迷你肝臟和各

打印出人類仿生組織

英國(guó)牛津大學(xué)研究出3D打印技術(shù)，將水和液體分子連接在一起形成了具有人體細(xì)胞功能的“液滴”（仿生組織），這些打印出“功能液滴”可用于替換受損的人體組織，或者作為新方法為人體投遞新藥，相關(guān)研究發(fā)表在《科學(xué)》（Science）期刊上。

人工合成的“液滴”不需要基因組以及其轉(zhuǎn)錄表達(dá)，從而避免了其它方法在合成人工組織上所遇到的問(wèn)題，例如干細(xì)胞使用。

領(lǐng)導(dǎo)這一研究的牛津大學(xué)化學(xué)系Hagan Bayley教授稱：“我們不是嘗試合成類似組織的物質(zhì)，而是希望它能執(zhí)行組織功能。研究表明，創(chuàng)建的數(shù)千個(gè)“集合液滴”能利用蛋白孔打印出神經(jīng)元的信號(hào)途徑，并能從信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的一端向另一端傳遞電子信號(hào)。”

每個(gè)液滴是直徑約為50微米的透明空腔，盡管它的體積約是活細(xì)胞的5倍，研究人員有理由相信他們能將其合成得更小。值得肯定的是，在數(shù)周內(nèi)液滴形成的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)能保持穩(wěn)定。

原創(chuàng)作者：上海信帆生物科技有限公司