姓名:张志彪 学号: 【嵌牛导读】2017年已经到来,要立新年Flag的朋友们注意啦,可有打了鸡血,发了状态?让我们不忘初心,继续前进,再次回首,也算一个告别仪式,开启智慧的眼眸,一起来看看以前的技术成果---3D生物打印。 【嵌牛鼻子】计算机控制打印 器官移植 【嵌牛提问】3D打印技术是一项怎样的技术?它的发展历程是什么? 【嵌牛正文】3D生物打印这一技术概念最早是由美国Clemson university、University of Missouri、Drexel University等大学的教授在2000年左右提出,2003年Mironv V和Boland T在Trends in Biotechnology杂志系统提出“器官3D打印”这一概念。2002年左右,清华大学颜永年教授率先在国内开展3D生物打印技术研究。 2010年Organovo公司推出可以帮助用户制造生物组织用于研究和开发的3D生物打印机。 2014年11月,Organovo推出了其可商用的3D打印人体肝脏组织exVive3DTM,用于临床前药物测试。 2013年8月7日Regenovo公司与杭州电子科技大学等高校的科学家合作,成功研制出可同时打印生物材料和活细胞的3D打印机。 2015年10月10日, Regenovo公司推出第三代生物3D打印工作站。利用这款生物3D打印设备,成功批量“打印”出肝单元用于药物筛选。 2015年10月29日,四川蓝光英诺生物科技股份有限公司成功研制出世界首创的3D生物血管打印机。 3D生物打印机(3D bio-printer;3D biology printer )是一种能够在数字三维模型驱动下,按照增材制造原理定位装配生物材料或细胞单元,制造医疗器械、组织工程支架和组织器官等制品的装备。 器官移植可以拯救很多人体器官功能衰竭或损坏的患者生命,但这项技术也存在器官来源不足、排异反应难以避免等弊端。不过,随着未来“生物打印机”的问世,这些问题的解决有了新的技术手段。 这种机器首先读入由医学影像数据重建或设计的三维模型,将模型离散成多个片层,计算机控制打印喷头逐层"打印”打印由生物材料或细胞组成的“生物墨水”,不断重复这一过程,直至打印完成三维组织前体。随后,细胞开始重新组织、熔合,形成新的血管等组织结构。 Organovo公司首席执行官基思·墨菲在接受《工程师》杂志采访时指出,最终有一天,只需轻轻按下按钮,就能让3D生物打印机制造出我们所需要的器官。 3D生物打印机基于现有技术发明,这些技术当前被用以制造工业零部件的3D模型。生物打印机的不同之处在于,它不是利用一层层的塑料,而是利用一层层的生物材料或者细胞构造块,去制造真正的活体组织 3D生物打印机可以有多个打印喷头,喷头可以打印人体细胞,被称为“生物墨”;也可以打印纯生物材料,被称为“生物纸”。所谓生物纸其实是主要成分是水凝胶,可用作细胞生长的支架。3D生物打印机使用来自患者自己身体的细胞,所以不会产生排异反应。 2013年5月出版的《新英格兰医学杂志》发表公开信,科学家成功将3D打印出的气管支架植入婴儿体内。 密歇根大学安阿伯分校的医学博士大卫·措普夫(David )和同事描述了这例移植手术。接受移植的婴儿患有局部支气管软化症,手术中使用的可吸收支架由聚己内酯构成。 作者指出,患儿母亲在妊娠35周产下了这个名叫 Kaiba Gionfriddo 的男婴,看起来身体健康,但在6个星期后出现胸壁凹陷和呼吸困难。发生这种情况,意味着在2个月大之前,都需要气管插管,以维持通气。因此,他们用计算机设计了一个患儿气管支架的模型,使用热塑性的生物可吸收材料,通过激光烧结技术制造了一个气管支架。在移植手术中,依靠支架上的孔洞与气管进行固定。在安置支架7天后,开始逐步撤除机械通气机,并在手术后21天完全停止呼吸机支持。一年以后,通过内窥镜造影手术观察患儿的左主支气管,发现一切正常。到目前为止,没有发生过任何支架相关的问题。 媒体2013年8月7日来自杭州电子科技大学等高校的科学家自主研发出一台生物材料3D打印机。科学家们使用生物医用高分子材料、无机材料、水凝胶材料或活细胞,已在这台打印机上成功打印出较小比例的人类耳朵软骨组织、肝脏单元等。 该生物材料3D打印机研发团队负责人、杭州电子科技大学教授徐铭恩说,这台生物材料3D打印机具有打印生物材料种类多、对细胞损伤率低、打印精度较高和操作方便等特点。同国际同类打印机相比,这台名为“Regenovo”的3D打印机不仅实现了无菌条件下的生物材料和细胞3D打印,而且新型的温控单元和打印喷头设计,能够支持从-5℃到260℃熔融的多种生物材料打印。 徐铭恩介绍说,“Regenovo”支持活细胞打印,打印的细胞有着高达90%的存活率。目前打印出来的活细胞存活时间最长为4个月。 不过,从人体细胞、组织乃至器官被“打印”出来,到真正应用于临床,还有相当长一段路需要走。徐铭恩说,这需要多种领域的科学家通力合作。