D打印技術助力生物醫學快速發展(一)



3D打印,即快速成型技術的一種,它是一種以數字模型文件為基礎,運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過逐層打印的方式來構造物體的技術。
近年來,3D打印技術在生物醫學領域的應用越來越廣泛,本文中盤點了3D打印技術在生物技術發展、臨床應用及市場開發上的研究現狀。

3D打印完整的人體器官是科學家一直以來的目標。近日,德國科學家朝這一目標前進了一打樣大步,他們研制出了可3D打印人體組織的“墨水”。德國弗勞恩霍夫界面工程和生物技術研究所日前發表公報稱,他們對明膠進行化學處理後,使其成為適用於打印人體組織的“墨水”。明膠是從膠原質中提取的一種水溶性蛋白質,它是構成人體組織的主要成分。由RP明膠制成的生物“墨水”在打印過程中可以保持液態,而非膠狀。在紫外線照射後,這種生物“墨水”的分子會交叉融合,形成一種水凝膠。這種水凝膠聚合體含有大量的水分,與真正的人體組織一樣。當溫度升高至37攝氏度時,它可以在水相環境中保持穩定。

布萊漢姆女子醫院的科學家開發出一種新型顯微機器人技術,該技術能夠組裝符合材料,是3D打印和組織工程的基礎。相關報道發表在近期的Nature Communications雜志上。組織工程和3D打印無疑在未來醫學中具有舉足輕重的作用。由於缺少足夠的器官供體,許多病人都不能恢複健康。用病人自身的細胞進行組織培養產生新器官不僅能夠緩解器官供體的問題,還能解決排斥反應問題。該新技術采用顯微控制技術,能夠在單細胞水平精確控制分隔細胞的水凝膠結構。該顯微機器人由磁場控制,精確度高。這對組織工程有重要意義,因為人類組織結構非常複雜,組織不同層面,不同位置的細胞類型都有可能是有差異的。Tasoglu博士稱,該新技術較以往技術的優勢在於,能夠精確控制,達到組織工程需要的精度。

對3D打印最重要的期望之一是,我們終有一天能夠3D列印打印所需的器官。要一個新肝髒嗎?這就來,按下按鈕就可以了。我們期望的未來並不遙遠,來自澳大利亞臥龍崗大學(UniversityofWollongong)的科學家已經研制出了生物筆(BioPen),它可以讓外科醫生在人體上3D打印出幾乎全新的骨骼。生物筆使用所謂的“幹細胞墨水”,一種可以形成新骨骼的人類細胞。所需的另一種物質是一種聚合物,它可以隔離受到手術的區域,以便幹細胞不受打擾的工作。你可以想象這是多么的行之有效:如果有人在事故中失去了部分骨頭,這種像筆一樣的工具可以直接對受傷區域進行修補。



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