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手术需要换器官3D打印内脏或将2014年问世医疗电子万芳

发布时间:2020-02-14 12:33:46 阅读: 来源:柱塞阀厂家

手术需要换器官?3D打印内脏或将2014年问世 - 医疗电子 - 电子工程网

虽然3D打印器官移植到人体项目想要获得FDA的批准可能还需要长达十年的时间,但是这种创造出器官组织的新技术仍然拥有非常广阔的医学前景。

打印出可长时间存活的人体器官将帮助医药公司无需再通过动物器官进行临床试验,而使用人体组织器官进行实验将有助于产生更加精确的研究结果。

研究人员目前正在尝试从人体器官上任意摘取一层极薄的组织来进行器官的复制。而这一过程将被称之为“器官芯片”或“器官上的人类”。科学家们多年来一直使用摘取人类表面皮肤的组织来进行皮肤移植手术,通过细胞的自我复制性来治疗大面积的皮肤损伤。然而,3D打印技术将要比这一过程更加复杂和先进。不过另一方面,整个过程也更加艰巨和困难。3D细胞复制需要一个更精确的可重复过程来通过计算机辅助设计软件(CAD),通过注射器来完整的打印出可用的人体器官。

“使用3D打印技术可以给我们无限的再现行和自动化方式,来扩大器官的制造规模。”莱斯大学生物工程学教授Jordan Miller表示。最近Jordan Miller帮助宾夕法尼亚大学生物工程学实验室进行精密组织器官打印的工作。

要想制造出可长时间存活并可用的活体组织,首先必须要理解它的工作原理。“这是一个非常复杂的挑战,”Miller说道。“我们并不知道人类所有的身体结构,而且我们仍然在学习之中。因此,我们同样还不了解我们要重建的这些组织器官的所有特性。不过目前我们已经发现了一些证据来证明其实并不需要重新创建这些器官的所有功能。”

Miller和他的团队认为,如果他们仅仅重建某个组织的一部分,而不是完整的器官,那么这些组织一旦被植入人体之后,同样可以自己继续生长成一个具有完整功能的器官。“我们已经有了一些获得成功的薄膜组织、皮肤、角膜和膀胱等,但是在讨论到肝脏或肾脏这些器官时,一切又变得更加复杂了。在非实验室的普通环境下,这些细胞都非常脆弱,而对于我们来说最大的难度就是如何让它们继续存活。”Miller表示。“我们要打印的细胞不像是皮肤移植那样仅仅是10层20层,而研究人员正试图打印出5000层甚至是10000层的细胞组织。”

打印血管原料很简单,仅仅是水和糖

为了打印出具有相当厚度的组织,科学家们还必须要能够创建出维持组织器官持续生命力所需要的血管。在以前,生物打印技术可将组织层“打印”成中空的小管道作为组织的脉管系统。但是,Miller教授的研究团队却反其道而行之,事先在一个脉管系统模型里面设计出3D纤丝网络,一旦细胞在模型和模板外形成固态组织后,则可将模型移除。

Miller和他的团队解释说,糖被证实是理想的血管网络构建材料,因为糖具有一定硬度,可用于3D打印机,并且糖可以溶解在水中而不会对细胞带来毒害。研究人员用蔗糖、葡萄糖及葡聚糖的混合物加固结,然后再通过3D打印机打印出来。

研究人员将模板包被上可降解的、由玉米制得的多聚物,然后让糖模板溶解并经由他们设置的孔道从凝胶中流出。通过这种方法,研究者们可以在糖完全溶解后让营养物质流经血管结构。由于器官脉管具有不变的结构,这种方法为各种类型细胞和组织提供了扩展性的解决方案。这不仅意味着我们可以移植由我们自身细胞发育而来的器官,而且这些模板还具有另外一个巨大的好处,它们具高稳定性。

目前,Miller团队通过上述方法已经取得的阶段性的成功,研究人员已经打印出可以存活两周的部分器官组织。

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