3D打印軟骨進(jìn)展迅速，未來(lái)或?qū)⒃谔�空進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

近年來(lái)，3D打印技術(shù)不斷完善，3D打印材料一再取得突破，助推了3D打印軟骨的迅速進(jìn)展。2017年3月，瑞典Chalmers科技大學(xué)與Sahlgrenska學(xué)院近日在生物3D打印方面取得了新的突破，成功地將3D打印的人類(lèi)軟骨移植到了小鼠身上。更棒的是，這個(gè)軟骨不但活了下來(lái)，還在誘導(dǎo)下實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步的生長(zhǎng)，形成了血管網(wǎng)絡(luò)。可能在未來(lái)，3D打印軟骨或還將進(jìn)入太空進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步論證相關(guān)技術(shù)與產(chǎn)品的實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)。

當(dāng)3D打印技術(shù)興起時(shí)，它備受看好，有人曾將它媲美電腦時(shí)代。如今，隨著3D打印技術(shù)的逐步成熟，它的應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣泛。這其中，醫(yī)療領(lǐng)域成為3D打印技術(shù)轉(zhuǎn)化應(yīng)用的“主戰(zhàn)場(chǎng)”。

南極熊認(rèn)為，3D打印對(duì)醫(yī)療行業(yè)而言，是實(shí)現(xiàn)質(zhì)變的難得機(jī)遇。如今，醫(yī)療領(lǐng)域已經(jīng)占領(lǐng)了3D打印市場(chǎng)份額的三分之二。根據(jù)Future Market Insights公司發(fā)布的報(bào)告顯示，全球3D打印醫(yī)療器械市場(chǎng)2016年可達(dá)2.796億美元，并在未來(lái)10年復(fù)合年增長(zhǎng)率(CAGR)為17.5%。市場(chǎng)研究公司IQ4IResearch&Consultancy最新分析報(bào)告也指出，到2022年，全球醫(yī)療3D打印市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到38.9億美元。

隨著3D打印熱潮在醫(yī)療領(lǐng)域的迅速蔓延，應(yīng)用3D打印胸廓、胡桃?jiàn)A綜合征、顱骨等都被真實(shí)應(yīng)用在了醫(yī)學(xué)上。3D打印在醫(yī)療模型、假肢、齒科手術(shù)模板、顱骨、頸椎人工椎體及人體軟骨等方面應(yīng)用前景可觀，實(shí)用性、可替代性都極具優(yōu)勢(shì)。

對(duì)于那些希望擴(kuò)展生物打印技術(shù)的科學(xué)家們來(lái)說(shuō)，軟骨是一種很好的目標(biāo)組織，因?yàn)樗�只有一種細(xì)胞類(lèi)型，而且組織內(nèi)沒(méi)有血管。不過(guò)它也是無(wú)法自我修復(fù)的組織，軟骨一旦損壞，就無(wú)法恢復(fù)。近年來(lái)，隨著3D打印技術(shù)的不斷完善與進(jìn)步，3D打印軟骨取得了一系列重要突破與成果。

2016年6月，英國(guó)布里斯托大學(xué)(University of Bristol)的科學(xué)家們開(kāi)發(fā)出了一種新型的生物墨水，據(jù)稱(chēng)這種墨水最終可能3D打印出可作為手術(shù)植入物的復(fù)雜組織。這種含有干細(xì)胞的生物墨水可以用來(lái)3D打印活組織，也就是我們常說(shuō)的生物打印。

目前該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)能夠?qū)⒏杉?xì)胞分化為軟骨細(xì)胞(即可以分泌骨基質(zhì)的細(xì)胞)和成骨細(xì)胞(可以分泌軟骨基質(zhì)并嵌入其中的細(xì)胞)，從而可以在5周內(nèi)開(kāi)發(fā)出3D打印組織結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)全尺寸的氣管軟骨環(huán)。

同月，賓夕法尼亞州Huck生命科學(xué)研究所成員Ozbolat和他的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出了一種方法，無(wú)需使用支架即可制造出更大規(guī)模的組織。他們創(chuàng)建了一個(gè)很小的——直徑僅為百分之三到百分之五英寸——藻酸鹽(一種海藻萃取物)制成的管�？茖W(xué)家們將軟骨細(xì)胞注入該管中，使他們?cè)谄渲猩�長(zhǎng)一個(gè)星期左右，導(dǎo)致彼此粘連起來(lái)。由于細(xì)胞不會(huì)粘到海藻上，他們可以將這個(gè)管子去除掉，留下一股(或者一縷)軟骨�？茖W(xué)家們?cè)谄渥钚乱黄诘摹禨cientific Reports》上報(bào)告了他們的研究成果。

隨后的7月份，美國(guó)亞特蘭大的American Process公司(API)和英國(guó)斯旺西大學(xué)(Swansea University)醫(yī)學(xué)院簽訂了一份聯(lián)合開(kāi)發(fā)協(xié)議(JDA)，共同研發(fā)用人體細(xì)胞和納米纖維素3D打印而成的組織軟骨，并將其用于面部重建。

據(jù)該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人教授Iain Whitaker：“目前人們?cè)絹?lái)越多地使用塑料或者鈦金屬3D打印假肢和植入物。但是以人類(lèi)細(xì)胞為原料的生物打印，也是非常有前途的。我們正在根據(jù)特定病人的需要打印活組織、活結(jié)構(gòu)。我們希望在將來(lái)，那些由于創(chuàng)傷或者癌癥而失去了耳朵或鼻子等器官的患者可以使用他們自己的細(xì)胞結(jié)合納米纖維素重建新組織。這中間生物材料是我們生物打印技術(shù)的關(guān)鍵組成部分，而納米纖維素被我們選為生物材料，這是因?yàn)槠渖�物相容性、力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)性能可以在三個(gè)維度上支持細(xì)胞的粘附和生長(zhǎng)。”

而在今年的3月24日，3D打印軟骨再次取得關(guān)鍵性進(jìn)展。來(lái)自瑞典查爾姆斯理工大學(xué)和薩爾格學(xué)院的一組研究人員宣布，他們成功地讓3D打印人體軟骨細(xì)胞在老鼠身上存活并生長(zhǎng)。

研究人員在一臺(tái)CELLINK生物打印機(jī)上，用混合有人體軟骨細(xì)胞的水凝膠3D打印出一個(gè)組織。打印完成后，他們立即將其植入老鼠身體。植入后，軟骨組織不僅存活下來(lái)，還在生長(zhǎng)和血管化，這意味著它形成了自己的血管。在打印后立即將組織植入小鼠這一舉動(dòng)意義非凡，因?yàn)橐郧岸际窃谥踩胫�前讓軟骨組織在實(shí)驗(yàn)室中生長(zhǎng)。

這項(xiàng)研究表明，3D打印干細(xì)胞能在活體中生長(zhǎng)成軟骨，這對(duì)研究團(tuán)隊(duì)以及整個(gè)生物打印和組織工程領(lǐng)域來(lái)說(shuō)是一個(gè)巨大的成功。

如今，人類(lèi)科學(xué)家已經(jīng)不只是滿(mǎn)足于在地球上進(jìn)行3D打印軟骨的一系列實(shí)驗(yàn)，而是希望能夠盡快在太空環(huán)境下也進(jìn)行相關(guān)的分析實(shí)驗(yàn)。

近日，俄羅斯3D生物打印方案公司代表赫蘇安尼在俄羅斯商業(yè)航天論壇InSpace Forum上宣布，失重狀態(tài)下的3D軟骨打印實(shí)驗(yàn)可能將于2018-2024年期間在國(guó)際空間站進(jìn)行�！肮�司對(duì)項(xiàng)目實(shí)施有具體方案，計(jì)劃實(shí)施日期即2018年至2024年�！�

赫蘇安尼稱(chēng)，公司已經(jīng)獲得了“能源”集團(tuán)的實(shí)驗(yàn)許可，“能源”是國(guó)際空間站俄羅斯艙段的主要運(yùn)營(yíng)者。他介紹道，兩家而美國(guó)公司已經(jīng)計(jì)劃在空間站中進(jìn)行分析實(shí)驗(yàn)，“我們將有機(jī)會(huì)在這一系列實(shí)驗(yàn)中確立世界領(lǐng)先地位�！�

3D軟骨打印所取得的一系列進(jìn)展，不外乎都是在打印材料上實(shí)現(xiàn)了突破。當(dāng)前，我國(guó)在3D打印技術(shù)應(yīng)用上發(fā)展迅速，但是3D 打印材料發(fā)展仍然緩慢。

為了推動(dòng)3D打印材料實(shí)現(xiàn)“彎道超車(chē)”，補(bǔ)上我國(guó)3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展的短板，3月25日，“中國(guó)3D打印材料及應(yīng)用發(fā)展戰(zhàn)略研究”咨詢(xún)項(xiàng)目啟動(dòng)會(huì)暨3D打印材料研討會(huì)在北京工業(yè)大學(xué)舉行，來(lái)自中國(guó)工程院和中國(guó)3D打印產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟部分會(huì)員企業(yè)100多位代表出席此次會(huì)議。

3D打印軟骨技術(shù)的成熟，使得臨床應(yīng)用也將很快實(shí)現(xiàn)。在經(jīng)歷了各種環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)、分析之后，正式進(jìn)入醫(yī)用的3D打印軟骨將為人類(lèi)健康帶來(lái)重要福音。

來(lái)源：機(jī)器科技
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