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澳大利亚科学家发布3d打印生物墨水推动医

来自澳大利亚卧龙岗大学的研究人员一直在努力试图将打印机进行生物升级再造,日前专家研制出一款新的生物墨水,这款生物墨水中含有真正的细胞,这以发明使得科学家可以在喷墨打印机上就能打印出人体的活性组织。来自澳大利亚卧龙岗大学(university of wollongong)的研究人员发布了一款新的生物墨水,这使得科学家距离在喷墨打印机上打印人体活性组织的梦想又近了一步。

科学家一直在努力试图将打印机这种家用办公设备进行生物升级再造,但是却找不到完美可用的“墨水”。这个过程需要特定的培养基来保证细胞的生存,既能在打印过程中为细胞提供能量、保证细胞生存,又不能在打印过程中堵塞打印机。

从根本上说,这种培养基要在打印的时候能够悬浮细胞使之在纸上精确定位,把墨水分布在纸上的时候又要能分解成液体。

这项研究的重点主要在于最终生产出适合手术的能够逐层在喷墨打印机上打印的特定组织,例如活体创可贴。

不过这种前沿技术仍然让人感到将信将疑,因为考虑到肝脏是由大量的球体组成,肾脏是一组肾锥体组成,要利用一种家用办公设备将这样自然的精巧结构复制出来几乎是不可能的。那种结构需要利用3d打印机进行逐层构建。目前来说,皮肤和其他的平展的组织是最有希望利用喷墨打印机“打印”出来的。因此,下次当你有诅咒你办公打印机的冲动时,千万得管好你的嘴,那台机器有朝一日可能会挽救你的生命呢。


3d打印机能一针一针“织”出人体器官?

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,这些问题将迎刃而解。

目前,等待器官移植的患者在得到合适的器官以前,通常要等待几个月甚至数年之久。3d生物打印机如今已经可以制造动脉,开发者称由这种设备“打印”的动脉最早有望在5年内用于心脏搭桥手术。而心脏、牙齿和骨骼等更为复杂的器官则应该可以在10年内被“打印”出来。

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构造块,去制造真正的活体组织。这一技术尚处于初级阶段,不过第一台3d生物打印机的原型机已在2009年底制造出来,并用以测试。

3d生物打印机有两个打印头,一个放置最多达8万个人体细胞,被称为“生物墨”;另一个可打印“生物纸”。所谓生物纸其实是主要成分是水的凝胶,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。据介绍,这种机器首先“打印”器官或动脉的3d模型,接着将一层细胞置于另一层细胞之上。打印完一圈“生物墨”细胞以后,接着打印一张“生物纸”凝胶。

不断重复这一过程,直至打印完成新器官。随后,自然生成的细胞开始重新组织、熔合,形成新的血管。每个血管大约需要一小时形成,而熔合在一起需要数天时间。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。


“生物墨水”的秘密

一般而言,银、塑料或是钛等材料利用3d打印机可以生产出一个个实际的物体,或是玩具,抑或是珠宝等。

而对于3d生物打印机而言,这一切都不是那么简单,因为其所需要的是“生物墨水”。

“我们所用材料来源为细胞。”专家表示。

目前这些细胞主要有四种来源:成人干细胞(adult stem cells)、诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,简称ips细胞)、原始细胞(primary cells)以及祖细胞(progenitor cells)。

与之相对,其他相似机构则是使用人造生物材料或是异基因的材料用以设计和最终组织的构成。

有了这些细胞材料后,通过在3d生物打印机的作用下,理论上各式各样的组织就能形成了。

根据实验室最新研究报告显示,该类打印机能够生产出组织结构,通过一层一层的架构最终形成3d造型体,如适用于血管的管子和适用于关节的波状软骨。

“这些细胞在开始必须精心的准备,使其能够在生物打印机上得到精确的布置和处置。”专家表示。

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