3D打印可移植生物組織

材料牛注：來自維克森林大學浸信醫學中心再生醫學的科學家們使用獨特的3D打印機打印出活的組織結構，以此替代患者受傷的組織。

根據發表在Nature Biotechnology的報告，科學家們解釋說他們已經打印出肌肉，骨骼和耳部結構。當這些結構在動物中植入，他們生長成功能性組織并產生血管系統。這些初步結果表明，這些結構能夠應用在人類身體中，它們也表現出適當的強度，大小和功能。

Atala團隊旨在未來將生物打印的骨骼、軟骨和肌肉植入患者體內。這項工作將得到武裝部隊再生醫學學院的支持，該學院旨在資助將再生醫學用于戰場所造成的傷害的研究工作。

組織工程尋求解決可供移植的捐獻組織稀缺性的方法。三維打印的精確性意味著它被認為是復制的身體復雜器官和組織的最合適的方法。然而，目前所使用的打印機是以激光誘導正向傳遞、擠壓和噴射為基礎的，并且無法開發具有植入體內所需的強度和尺寸的結構。

再生醫學研究所的科學家們開發了完整的組織和器官打印系統（艾拓），該系統能夠克服這些困難。系統沉積類似塑料的材料和可生物降解材料來創建組織和包含細胞的水基凝膠的形狀，臨時且牢固的外層也形成了，細胞也不會在打印過程中損壞。

組織工程的一個顯著挑戰是確保植入結構住一段時間足夠長，以使它們能夠與身體融合。這個問題被維克森林浸信會的科學家用兩種不同的方式解決。首先，科學家優化含有細胞的水基墨以增強細胞生長和健康，接著，科學家印刷了一個有微通道通過這種結構的晶格。這些通道有助于氧氣和營養物質從體內擴散到這些結構，從而使這些結構具有活性并形成血管系統。

先前的研究證明，倘若沒有現成的血管，的組織結構需要小于200微米才適合細胞存活。但是在這些研究中，測量為1.5英寸大小的耳結構植入一兩個月后依然存活且表現出血管的跡象。

而且，艾拓系統能夠利用MRI和CT掃描根據患者的個人需求來定制組織。

艾拓系統的能力已被多樣的證明-概念許多實驗證實。人的外耳打印出來在小鼠的皮膚下植入，證明了艾拓系統能夠產生復雜的三維結構。一兩個月后，植入的耳朵的形狀依然很好的保持著，血管和軟骨組織已經形成。

人類干細胞用于打印顎骨碎片突出人的骨結構的建設，所述碎片與人類面部重建所需的形狀和大小所匹配。將顱骨植入大鼠頭部以分析生物打印骨在人體內的成熟度。五個月后，血管化的骨組織由生物打印的骨結構產生。

目前的研究側重于衡量長期的結果。

這項研究的支持部分來自于國防威脅降低局（N66001-13-C-2027），美國陸軍醫學研究與器材司令部的遠程醫療和先進技術研究中心（W81XWH-07-1-0718）和再生醫學的武裝部隊協會（W81XWH-08-2-0032）。

共同作者包括Hyun-Wook Kang，博士； Sang Jin Lee, 博士； Carlos Kengla, 學士；James Yoo, 醫學博士；博士, 維克森林浸信會。

原文參考地址

感謝材料人編輯部楊鵬程提供素材。