3D打印没什么卵用?生物工程表示不服

以为3D打印只能打些摆件和玩具?生物工程第一个表示不服。根据本月《生物技术趋势》上发布的一份特刊,在插入血管和人造皮肤领域领域,3D “生物打印”技术的应用越来越广泛。之所以会有这种进步,部分原因得益于“仿真人体器官芯片(organ-on-a-chip)”技术的发展——实惠的、支持人体组织生长的微工程架构。

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一份研究摘要显示,3D 打印可以帮助膀胱生长

肺、肠、以及胰腺组织已经都可以在人类干细胞专业芯片上成长,也允许研究人员了解不同患者之间的生理差异,并且还能测试新药物的疗效。事实上,生产这种芯片是一种制造挑战,但 3D 打印技术则可以减少生产时间和成本。

Savas Tasoglu 是康涅狄格大学的助理教授,主要研究方向是微流体领域里 3D 打印的研发应用。他说道:

用于微流体制造和生物打印 3D 人体组织的3D 打印技术,如今已经走到了十字路口上。未来,这种技术对于单步仿真人体器官芯片工程来说非常有帮助,而且也给学术研究带来极大的灵活性和生产力。

皮肤生物打印技术也开始受到人们的关注,目前,研究人员虽然正处于设计过程初级阶段,但是该技术已经能够帮助患者治疗烧伤或慢性伤口了。来自新加坡南阳理工大学的 Wei Long Ng 和新加坡科技研究局的同事表示:

现在,是时候利用精密的机器控制去创造人体组织工程架构了。

不过,人体骨骼、软骨、皮肤、肌肉、血管和神经目前还都只能在实验室内被打印出来,构建能帮助患者的、更复杂的人体组织设计也依然处于发展阶段。颅面重建技术会帮助那些得了癌症或是曾经历过面部受伤的患者,因此很多技术人员都在着手这一领域的研究。

据称在短期内,3D 打印的细胞“支架”可以用于改善下巴,以及人体面部其他区域的缺陷。但从长期来看,外科医生 Dafydd Visscher 和他在阿姆斯特丹自由大学医学中心的同事认为,还是需要以临床前研究、智能聚合物、以及能够支持生产的生物打印结构为基础,而满足这些条件仍然有很长一段路要走。

另一方面,3D 生物打印技术还能帮助人们评估新药物的疗效,比如,3D 生物打印可以制造由不同细胞类型组成的“细胞器”,以及带有工程化血管的肿瘤模型。在3D 生物打印技术的支持下,人们有可能在实时条件下监测不同器官的药物交互情况,药物研发的迭代速度也会加快。

宾夕法尼亚州立大学的 Ibrahim Ozbolat 和 Weijie Peng,以及杰克逊基因组医学实验室的  Derya Unutmaz 说道:

随着先进的生物打印技术发展越来越快,未来十年,与人体组织模型相关的制造技术将会对医疗发展产生巨大影响,3D 打印也将成为一种重要的工具。

虽然 3D 打印有所进步,不过研究人员还是强调这项技术仍面临着许多挑战。利用生物组织工程所创建的3D血管网络,需要确保在植入人体之后能够和其他器官兼容;此外,这项血管网络还需要能够直接连接到病人的动脉或静脉组织。

毕业于哈佛大学和麻省理工学院的生物工程学家 Jeroen Rouwkema 和 Ali Khademhosseini 说道:

目前,3D 打印血管是人体组织工程应用中急需克服的问题之一,也是实现大规模量产的主要障碍。

[via:E&T]

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