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3D打印革命性进步!打印可移植器官

更新时间:2020-10-13 22:20:01

  在近一项发表在国际学术期刊Nature Biotechnology上的研究中,科学家首次使用3D打印机以活细胞为“墨水”制造出人类真实大小的器官和组织。这些打印出来的机体结构不仅足够大足够结实,可以用于替换机体“原装配件”,还可以进行个性化定制同时具有功能性。

  一位研究人员表示:“这项技术能够制造出稳定的符合人类尺寸的任意形状的组织。如果能够得到进一步开发,这项技术还有望用于打印活体组织器官并进行手术移植。”

  在此之前,生物打印技术已经可以用于打印一些小型的或者极度简化的器官复制品——比如脑和肾脏组织,因此科学家们就可以利用这些打印器官进行研究,部分替代实验动物,但直到现在仍然没有研究能够打印出大型稳定的可以用作器官移植的活体。大障碍之一就是如何在打印过程中保证细胞存活以及如何将维持器官运作的所有“配件”组装到一起,比如维持氧气供应的血管结构。

  如何为细胞提供足够的氧气是制约生物打印技术发展的一大难题。该研究团队从移植受体获得活细胞并将其与用于模拟组织,肌肉和软骨的特殊塑料和胶体结合到一起克服了这一难题。这些材料为3D打印器官提供了手术移植过程中所需要的结构,一旦放置到位,那些塑料和胶体成分就会逐渐消失,只留下打印出来的生物学材料。

  研究人员表示,细胞还会分泌产生一种具有支撑作用的基质成分帮助维持移植物的形状,到整个过程结束,细胞会自行重新排列逐渐脱离对塑料以及胶体材料的依赖。因此一旦将打印器官组织移植到体内,这些移植物就会逐渐抛弃人工支撑体,促进受体产生活体支撑物。

  研究人员表示他们已经可以应用这项技术以人,兔,小鼠以及大鼠的活细胞为材料打印耳朵,骨以及肌肉等结构。他们目前还没有在人类身上进行移植检测,但他们将人类尺寸的耳朵移植到免疫缺陷小鼠皮下,打印耳朵仍然可以保持形状,逐渐形成新的支撑软骨,并可以在两个月内维持正常的血液供应。

  对大鼠进行3D打印肌肉组织移植两周之后,神经元开始围绕着肌肉生长,而在另外一个长达五个月的实验中,移植到大鼠体内的3D打印颅骨碎片也形成了新的骨组织同时带有正常的血液供应。

  研究人员表示,在将3D打印器官组织成功移植到人体之前,3D打印技术仍然有很多路要走,但这项研究已经让人们看到了希望。

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