更先進(jìn)生物3D打印機(jī)誕生！已成功造出活性人體組織

生物3D打印正在以前所未有的高速度發(fā)展著，因?yàn)檫@種技術(shù)有望制造出高質(zhì)量的人工組織，從而滿足醫(yī)療方面的巨大需求。最近，美國(guó)北卡羅萊納州維克森林大學(xué)（WFU）又在這一領(lǐng)域取得了突破 — 他們的再生醫(yī)學(xué)研究所已經(jīng)研制出了一臺(tái)能夠制造活性人體組織的3D打印機(jī)。到目前為止，研究所的科學(xué)家們已經(jīng)使用該設(shè)備成功造出了耳朵、骨骼和肌肉等人體結(jié)構(gòu)，并成功進(jìn)行了動(dòng)物試驗(yàn)。

在已經(jīng)發(fā)表在了《自然生物技術(shù)》雜志上的論文中，科學(xué)家對(duì)這臺(tái)綜合組織器官打印系統(tǒng)（ITOP）做了簡(jiǎn)單的介紹：它的工作方式與普通FDM設(shè)備類似，都是逐層沉積。它配備有多個(gè)噴頭，其中一些會(huì)擠出生物降解型材料，用于制造組織結(jié)構(gòu)的外殼；另一些會(huì)擠出水凝膠，用來(lái)制造組織主體。當(dāng)制造完成，用于輔助的材料溶解后，由它生成的3D打印組織器官就能被植入人體了。

下面的視頻是打印一段顎骨的全過(guò)程。相信看過(guò)它，你便會(huì)對(duì)ITOP有一個(gè)大致的了解：

據(jù)南極熊了解，用該設(shè)備制造組織器官的流程是這樣的：首先，通過(guò)對(duì)目標(biāo)結(jié)構(gòu)的CT或MRI掃描創(chuàng)建出它們的3D數(shù)字模型（這可以實(shí)現(xiàn)與人類待移植者的高度匹配），然后再將文件輸入打印機(jī)完成制造。之后，為了進(jìn)行測(cè)試，他們將這些結(jié)構(gòu)植入到了動(dòng)物（主要是小鼠）身上。隨著時(shí)間的流逝，他們驚喜地發(fā)現(xiàn)，這些結(jié)構(gòu)逐漸長(zhǎng)成了成熟的功能組織并發(fā)展出了血管系統(tǒng)，而這就意味著它們同樣可以用于人體。

為了延長(zhǎng)這些3D打印結(jié)構(gòu)的存活時(shí)間，科學(xué)家們對(duì)水凝膠材料做了優(yōu)化，同時(shí)設(shè)計(jì)并在其中打印出了一種帶有微型通道的晶格結(jié)構(gòu)。前者的作用是促進(jìn)細(xì)胞不斷生長(zhǎng)，后者的作用則是令細(xì)胞存活所需的氧氣和營(yíng)養(yǎng)物順利通過(guò)。通過(guò)這些方法，迄今為止，他們的所有3D打印結(jié)構(gòu)都已經(jīng)存活了數(shù)周，而且沒(méi)有出現(xiàn)壞死的情況。

“對(duì)于制造醫(yī)學(xué)上需要的替代組織來(lái)說(shuō)，這臺(tái)新型3D打印機(jī)無(wú)疑是一項(xiàng)重要進(jìn)展，”再生醫(yī)學(xué)中心主任兼論文第一作者Anthony Atala表示，“現(xiàn)在，它已經(jīng)可以制造出真實(shí)大小的人體組織了。未來(lái)，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的改進(jìn)，它將有能力直接制造出整個(gè)活性器官?！?br />

由于展現(xiàn)出了極大的潛在價(jià)值，WFU的這一先進(jìn)生物3D打印項(xiàng)目已經(jīng)得到了來(lái)自軍隊(duì)再生醫(yī)學(xué)研究所（AFIRM）的資金支持。該機(jī)構(gòu)由美國(guó)聯(lián)邦政府資助，主要職責(zé)是尋找再生醫(yī)療解決方案以救助因戰(zhàn)爭(zhēng)而傷殘的軍人。

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