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深度揭秘3D生物打印:一场医疗界的惊天大革命

2015-12-09 09:14
姚看江湖
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  全球首台3D生物血管打印机

  2分钟能打出10厘米长的“血管”

  近日,一家中国企业在全球3D生物打印领域崭露头角。10月份该企业宣布旗下具有完全自主知识产权且列入“国家高技术研究发展计划(863计划)”的3D生物打印血管项目获得重大突破,全球首创3D生物血管打印机成功问世。

  在这里我们首先要明确实现3D生物打印的关键点和难点在哪里?3D生物打印,截然不同于工业3D打印,两者根本性的区别在于活性。即3D生物打印是打印出含有细胞成分并具有生物学活性的产品。据介绍,3D生物打印的核心技术是生物砖(Biosynsphere),即一种新型的精准的具有仿生功能的干细胞培养体系。它是以含种子细胞(干细胞、已分化细胞等)、生长因子和营养成分等组成的“生物墨汁”,结合其他材料层层打印出产品,经打印后培育处理,形成有生理功能的组织结构。

  该企业在攻克“生物砖”技术的难关后,依靠云平台的数据模型支撑,该公司用3D生物血管打印机成功地实现了血管再生。据了解,该款血管打印机仅用2分钟便能打出10厘米长的血管。“3D生物打印血管这项发明的突破性意义在于,利用干细胞为核心的3D生物打印技术体系已经完备。其中包括医疗影像云平台、生物墨汁、3D生物打印机和打印后处理系统四大核心技术体系。有了这套技术体系,使得器官再造在未来成为可能。”发布会上,该企业负责人介绍。

  据悉,3D生物血管打印机可以打印出血管独有的中空结构和多层不同种类细胞,这在全球也是首创。

  发展前景

  将给医疗界带来一场革命

  第一台3D生物打印机的原型机已在2009年底由Organovo公司制造出来,2010年被《时代周刊》评为2010年50项最佳发明之一,但是该项技术还只是处于开发的初级阶段。

  即便现在3D生物打印机的研究还处于早期研发阶段,但其发展前景为大家所期待。据Invetech和Organovo两家公司宣称,3D生物打印技术将在五年内实现对功能性大血管的打印,十年内实现心脏或肝脏等器官的打印。由此可见,3D打印技术的成果必将给医疗界带来一场革命。

  美国北卡罗来纳州Wake Forest大学Anthony Atala等人使用复合细胞的水凝胶材料,逐层打印,构建出类似肾脏的结构。而耶鲁大学的科学家们已经使用动物细胞制备出了鼠的肺部组织,可以被植入啮齿动物体内,并在一定时间内发挥功效。东京大学医院的Tsuyoshi Takato等将人造蛋白质材料通过3D打印技术制备骨或软骨,从而治疗具有相应疾病的儿童。

  如今,在3D生物打印领域取得了大量的科研突破,这些突破将使得我们在未来数年内实现3D打印器官和组织的前景越来越清晰,从而最终取代人体器官移植的应用。同时,3D生物打印技术也将被用于制药、美容、食品、服装等多个领域,彻底改变我们的生活。例如,未来的病人可以在自己家中利用标准化学品构建模块,打印纳米药品,而他日常所吃的食物也来源于凝胶、明胶材料与脂肪等食品添加剂的混合打印,所穿的衣服则来自网络下载模板后的量体打印。

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