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，因為這種技術(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)行了動物試驗。

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)家對這臺綜合組織器官打印系統(tǒng)（ITOP）做了簡單的介紹：它的工作方式與普通FDM設(shè)備類似，都是逐層沉積。它配備有多個噴頭，其中一些會擠出生物降解型材料，用于制造組織結(jié)構(gòu)的外殼；另一些會擠出水凝膠，用來制造組織主體。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程。相信看過它，你便會對ITOP有一個大致的了解：

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，通過對目標(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)行測試，他們將這些結(jié)構(gòu)植入到了動物（主要是小鼠）身上。隨著時間的流逝，他們驚喜地發(fā)現(xiàn)，這些結(jié)構(gòu)逐漸長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。

為了延長這些3D打印結(jié)構(gòu)的存活時間，科學(xué)家們對水凝膠材料做了優(yōu)化，同時設(shè)計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，后者的作用則是令細(xì)胞存活所需的氧氣和營養(yǎng)物順利通過。通過這些方法，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，而且沒有出現(xiàn)壞死的情況。

“對于制造醫(yī)學(xué)上需要的替代組織來說，這臺新型3D打印機(jī)無疑是一項重要進(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，經(jīng)過進(jìn)一步的改進(jìn)，它將有能力直接制造出整個活性器官。”

由于展現(xiàn)出了極大的潛在價值，WFU的這一先進(jìn)生物3D打印項目已經(jīng)得到了來自軍隊再生醫(yī)學(xué)研究所（AFIRM）的資金支持。該機(jī)構(gòu)由美國聯(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)爭而傷殘的軍人。

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