3D Systems公司大膽嘗試，3D打印肺器官有望實(shí)現(xiàn)

2021年5月18日，南極熊獲悉，今年早些時(shí)候，國(guó)際知名增材制造商3D Systems公司宣布他們將加強(qiáng)在生物打印領(lǐng)域的研發(fā)投入，并打算與聯(lián)合醫(yī)療（United Therapeutics）公司及其子公司LungBiotechnology進(jìn)一步合作，展開對(duì)3D打印人體肺部器官支架的研究，雙方認(rèn)為這次合作將會(huì)對(duì)3D打印器官的未來(lái)產(chǎn)生重大影響。

合作

3D Systems公司與UnitedTherapeutics公司合作已有一段時(shí)間，他們的大部分研究都集中在器官支架的打印機(jī)系統(tǒng)和工藝的開發(fā)上。當(dāng)前使用的主要平臺(tái)是3D Systems公司的Figure 4系統(tǒng)以及各種專有的生物墨水。

2020年，3D Systems公司宣布已經(jīng)成功地展示了高速度、微米級(jí)的打印，這是組織血管化（維持活細(xì)胞所需）的先決條件。此外，他們?cè)谘邪l(fā)獨(dú)有的rhCollagen的材料配方方面取得了重大進(jìn)展。這些重大的進(jìn)展也使得他們?cè)谛�布進(jìn)行肺器官打印的研究時(shí)表露出了很強(qiáng)的自信心。隨著進(jìn)一步的投資，雙方合作伙伴將不斷推動(dòng)這些工藝的開發(fā)。

這項(xiàng)研究將有助于開辟新的再生醫(yī)學(xué)的道路，包括開發(fā)需要生物相容性的可持續(xù)脈管（血管）的非固體器官應(yīng)用。你可以在下面的圖片中看到一個(gè)打印血管的例子。

△使用 "打印-灌注一體化"工藝創(chuàng)建的人體血管模型。圖片來(lái)源：聯(lián)合醫(yī)療公司

打印到灌注

這項(xiàng)研究的核心技術(shù)在于 "從打印到灌注 "過(guò)程，這涉及到使用定制的材料和優(yōu)化的工藝來(lái)快速創(chuàng)建出高精度的水凝膠支架，隨后可以使用活性細(xì)胞灌注來(lái)創(chuàng)建組織。

3D Systems的首席技術(shù)官ChuckHull在接受福布斯采訪時(shí)表示："我們兩家公司聯(lián)合組建了研發(fā)團(tuán)隊(duì)，還有很多工作等待我們?nèi)プ�。我們決定用水凝膠打印支架，是因?yàn)槿梭w大部分是水，但這也同時(shí)意味著需要打印一種有粘度、流態(tài)的材料，跟我們平常習(xí)慣于用硬塑料打印有很大不同。同時(shí)我們要清楚的一點(diǎn)是，細(xì)胞需要有一個(gè)賴于生長(zhǎng)的地方，這意味著要精細(xì)地打印，以便為細(xì)胞提供生存空間。但是，用高精度打印更小的東西會(huì)使速度減慢，所以我們需要更高的打印速度。這些東西花了三年時(shí)間才搞清楚，還有臨床試驗(yàn)和后期監(jiān)測(cè)工作要做，但在制造支架本身的技術(shù)方面，我們現(xiàn)在就可以完成。聯(lián)合醫(yī)療公司在其網(wǎng)站上有一個(gè) "研發(fā)進(jìn)程"模塊，顯示了他們希望通過(guò)這一試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)界的里程碑。

他們計(jì)劃在短期內(nèi)首先開發(fā)Trepostinil（用于緩解肺動(dòng)脈高壓）的吸入裝置等技術(shù)。據(jù)推測(cè)，制造的器官將有助于這一領(lǐng)域的藥物研發(fā)進(jìn)程。

就中期目標(biāo)而言，團(tuán)隊(duì)表示他們將開發(fā)出醫(yī)療肺部疾病的其他吸入技術(shù)，并進(jìn)入異種器官（由豬器官支架制成）的制造階段，如異種腎臟、異種心臟和單肺。長(zhǎng)期目標(biāo)顯然是設(shè)計(jì)一對(duì)可移植的人工肺，用于晚期肺病患者，用打印的支架，灌注異體細(xì)胞或患者的細(xì)胞。

至于未來(lái)肺器官移植是否真的如他們預(yù)想的那般簡(jiǎn)單，僅需點(diǎn)擊一個(gè)鏈接就能購(gòu)買一套新的3D打印肺？我們可能需要等待一段時(shí)間，等待技術(shù)成熟并獲得在人體應(yīng)用的認(rèn)證。但就目前而言，在治愈肺部疾病這一醫(yī)學(xué)難題方面似乎有一條明朗的途徑出現(xiàn)了。