科幻变现实:喷下即疗愈,生物3D打印绘就生命密码图( 二 )
然而 , 试验结果不尽理想 , 要么出现因为同种异体细胞或异体细胞引发的免疫排斥反应 , 要么就是这些移植后的细胞不能成功形成功能网络导致移植失败 。
3D生物打印技术 , 可以同时打印患者的细胞和细胞外基质 , 从而生产活的组织和器官 。 研究人员利用提取的细胞外基质 , 生产一种个性化的水凝胶 , 这种凝胶植入后不会引发免疫排斥反应 。 将培养好的干细胞封装在水凝胶中 , 可以模拟脊髓胚胎发育过程 , 随后变成包含运动神经元的3D神经网络植入物 。
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在对比试验中 , 研究人员将新型3D神经网络植入物植入受体小鼠后 , 可以快速修复瘫痪小鼠的受损脊柱 。 最终 , 所有接受移植的急性瘫痪小鼠均恢复了行走能力 , 而长期瘫痪小鼠模型中也有80%的小鼠恢复了行走能力 。
用3D生物打印技术 , 可以打印治愈瘫痪的脊髓组织移植物 , 使失去行走能力的生物获得重新行走的能力 , 这个突破也无疑让脊髓再生医学的进步向前迈了一大步 。
有关这个技术在人体的应用 , 据悉Matricelf公司现在正在和美国FDA进行积极沟通 , 准备在2024年底之前通过其3D打印脊髓植入物进入人体试验 。 而人类距离治愈瘫痪可能只有几年的时间 。 想一下 , 再过几年 , 可以有数百万的人群受益于这个技术重新获得肢体的自由 , 令人期待 。
对于人体而言 , 组织损伤和退化是普遍现象 。 然而 , 在一些严重的创伤面前 , 人体再生能力无法应对且无法实现自愈 , 运用3D打印生物组织技术 , 也可以对一些组织和器官等移植带来新的解决思路 。
多领域的“开花”突破
得益于组织工程和再生医学领域的飞速发展 , 3D生物打印技术目前是医学组织工程领域中最先进的技术之一 , 包含了材料科学与生物科技领域中最先进的技术 , 已经被用于制造被替换和修复受损的组织和简单的器官 。
3D生物打印技术与普通的3D打印技术类似 , 均是以自上而下、逐层构建的方法生成复杂且精确的立体结构 。 不同的是 , 3D生物打印技术的最终目的是要逐层构建组织或器官 。
对于3D生物打印技术来说 , 其技术的关键是设计打印器官的模型与选择生物墨水 。 拿生物墨水来说 , 它通常是由生物材料、细胞等其他必需成分组成的复合材料 。 由于该技术可研究用于制造功能性的人体组织或器官 , 如心脏、肝脏、皮肤、骨骼等 。 因此 , 实现并维持生物墨水材料的活性和功能是该技术的关键所在 。
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(3D打印全血管化的mini人类心脏)
在器官移植和组织移植方面 , 有3D器官打印技术、iPSC技术和异种器官移植等解决方案 , 这些不同的解决方案各有优劣 , 用于解决不同的移植与治疗需求 。 相比较而言 , 3D器官打印需要解决生物墨水的限制 , 异种器官移植仍待解决免疫排斥和动物内源性病毒的问题 , 而iPSC技术尚难以实现器官构建 。 这些方案与技术在各自适配的领域内并行发展 , 都在解决器官移植供体资源不足的问题 。
在实际的临床应用中 , 3D生物打印技术也有许多新的突破 。 近日 , 国内上海九院骨科团队首创了一种新型3D生物材料打印技术 , 通过提取患者本身的细胞来仿真打印其需要植入的骨骼材料 。 打印完的骨骼材料会被移植进入人体 , 骨细胞会发挥骨融合效应 , 生长恢复得更加快速高效 。 据称 , 此项技术截至目前在全球范围内进行了3次临床手术 , 且均在上海九院 。
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