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    安徽福彩25选5走势图:前沿丨3D生物打印,用细胞当“墨水”,想点哪里点哪里

    昱君博士Alison2019-06-21 19:39:15

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    天下没有难治的疾病

    近年来,随着3D打印热潮持续高涨,3D打印技术在医疗领域的应用被认为是最有发展潜力的市场,尤其是近两年呈现爆炸式发展的生物3D打印技术,甚至有望彻底改变临床器官移植的情况。

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    长久以来,许多病人等待着可以移植的器官,而由于器官移植需求与可供移植的器官之间存在着巨大的缺口,使得很多病人最后只能在漫长而无望的等待中走向死亡。3D生物打印技术的出现,为这部分病人带来了巨大的希望,尽管目前为止生物3D打印技术能够打印出的产品还远没有发展到可以替代人源器官的程度,但是人们在这项飞速发展的技术中,看到的是巨大的希望。

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    早期的3D打印机只能够利用塑料作为“墨水”打印零件。而现在,“墨水”的材料早就被大大地扩展了——金属、陶瓷、甚至细胞都可以被注入“墨盒”进行操作。

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    3D生物打印机:用细胞当“墨水”

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    虽然听起来有些耸人听闻,但利用生物细胞进行打印算是3D打印机的奇妙用途之一,也是这个领域中相当有趣的一个分支。再生科学领域的科学家们一直孜孜不倦地尝试利用这一技术创造可供移植的组织乃至器官。

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    3D生物打印机以生物细胞为主要打印材料。

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    3D打印机拥有多个喷嘴,一些挤出水凝胶,还有一些则挤出可生物降解材料,用来给打印出来的组织提供结构和强度支持。当辅助材料溶解和组织在机器中完成孵化时,它就有可能植入人体。研究人员先对人耳、下颚骨、肌肉进行3D扫描,从而创建数字模板,然后打印出一块耳形的软骨、一块肌肉和一块下颌骨,并把它们植入小鼠体内。

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    维克森林大学安东尼·阿塔拉(Anthony Atala)课题组把3D打印出的组织移植到生物体内,并且证明了这些从打印机里诞生的组织能够像正常组织一样存活并生长。

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    阿塔拉团队用“整合组织-器官打印系统”(Integrated Tissue-Organ Printing System,ITOP)打印的下颌骨(左)和耳廓(右)

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    手持式3D打印机,想画哪里点哪里


    澳大利亚伍伦贡大学的团队开发出一种3D生物打印笔,外科医生用这支笔将细胞直接“画”在受伤的骨头或者软骨上,以快速便捷地完成修复手术。目前3Doodler正在St. Vincent’s医院开展临床试验。

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    3Doodler


    3Doodler的工作原理跟我们平时使用的自来水笔很类似。首选需要在笔内灌装藻酸盐和干细胞混合而成的“生物墨水”,然后3Doodler会将“生物墨水”喷在骨头上,这些覆盖在骨头上的“生物墨水”在3Doodler发出的UV光照耀下发生固化,此时那些干细胞就被固定在受伤的骨头上。这些干细胞在合适的条件下会增殖,并分化成神经细胞、肌肉细胞和成骨细胞。最终形成新的组织。

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    Wallace20163月份发表在《Biofabrication》的研究结果来看,目前3Doodler打印出来的细胞存活率高达97%以上。如果这种生物打印笔取得临床成功的话,将是对软骨组织修复手术的一次改革。

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    从上面几所研究机构的代表性研究成果不难看出,从只能打印出没有生物功能的组织,到具备部分功能的组织,再到直接可以临床应用的手持式原位打印设备。在短短的数年之间,3D打印技术已经取得了长足的进步。

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    干细胞技术的引入,让“生物墨水”的功能变得更加强大,研究人员因此拥有了更多的想象空间。对于再生医学来说,能够使用3D打印产品进行治疗也是不折不扣的好消息。利用来自受体的细胞培育的组织不具有排异性,3D打印的成本也并不太高。虽然这一技术仍未开始人体试验,但从目前的研究成果来说,这无疑是未来一段时间内最值得期待的技术之一。



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