3D打印的未来:人体器官的复制

发布时间:
2019-08-12
来源:
云3D打印

3D打印机一直是从功能性假肢到定制骨骼的医学创造的巨大帮助,但科学家们希望获得更多。3D打印机面临的新挑战是创造可以在特殊机器上打印的人体器官,通过这种机器,它不仅可以用于移植的大量等待,而且还可以用于大多数拒绝的情况。

生物打印是医学的未来

多年来,人们一直试图在实验室中培养人体组织,特别是使用干细胞,但在器官的情况下,结果并不成功。生物印刷有望将实验室工作与非常特殊的打印机相结合,能够在实验室中培养细胞,并通过特殊工艺将其转化为适合患者的一种器官。

人体器官的印象有几个阶段。首先,科学家们采集在实验室中生长的患者组织或干细胞的样本,等待它们繁殖。

随后,这些细胞被转化为一种生物墨水,这是生物打印中使用的。打印机被编程为创建不同的器官,所有器官都根据患者的需要量身定制。

已经分化使用的这些细胞的模型以3D打印,然后植入人体,等待它们与现有细胞合并,替换失败的器官。如我们所知,器官不是印刷的,而是由于器官的失效而能够执行不能正常工作的过程的细胞组件。

生物打印的好处和优点

生物打印一开始真的很贵,在移植领域是一个很大的好处:没有必要期望一个可用的身体的器官来完成长列表。仅在美国,每天有18人死于器官移植。

此外,今天移植涉及的外科手术干预是非常危险的,并且当使用组织时,手术的复杂性显着降低。最后,对于必须消耗生命免疫抑制剂的患者而言,移植器官的排斥反应很多,因为使用来自同一个人的细胞。

3D打印取得了巨大进步:宣布复制部分胶原蛋白心脏

美国科学家通过使用3D生物打印机成功地创造了胶原心脏的一部分,这是一项技术突破,因此有朝一日他们可以创造整个器官。他们的技术上周发表在“科学”杂志上,复制了身体的复杂生物结构,提供了器官运作所必需的配置和生化信号。

研究的共同作者之一亚当费恩伯格说,我们可以证明在3D中打印胶原心脏瓣膜是可行的。之前创建这些结构的尝试(称为细胞外基质)失败了,因为印刷品的分辨率低或组织无效。

胶原蛋白心脏的一部分

胶原蛋白是这些项目的完美生物材料,因为它存在于人体的所有组织中。它是流动的,所以最初,当试图打印它时,变成凝胶状材料。

但卡内基梅隆大学(CMU)的科学家们通过使用快速的PH变化来解决这个问题,从而使胶原蛋白以受控和快速的方式固化。“这是阀门的第一个版本,所以我们得到的一切都会越来越好”,他补充说。

这项技术有朝一日可以帮助患者等待心脏移植手术,但首先必须通过对动物进行测试并最终对男性进行测试。费恩伯格总结道,“我认为,从短期来看,它将有助于修复心脏受损或肝脏功能丧失导致的心脏等现有器官。”