3D生物打印讓人體半月板“重生”

模擬體內(nèi)環(huán)境搭建三維“支架”，然后把干細(xì)胞注入其中，經(jīng)過培育就　能生成一塊人體“半月板”。目前，該項(xiàng)技術(shù)已進(jìn)入動(dòng)物臨床試驗(yàn)階段

蘇報(bào)訊（首席記者　錢怡）用高壓電把水溶材料拉成比頭發(fā)還細(xì)的絲，噴射在一個(gè)小小的托盤上，經(jīng)過10小時(shí)“打印”，就能搭出一個(gè)模擬體內(nèi)環(huán)境的“支架”。把干細(xì)胞注入其中，經(jīng)過一段時(shí)間的培育就能生成一塊“半月板”，將它置入人體后“支架”自然分解，不會(huì)產(chǎn)生排異反應(yīng)。記者日前來到新加坡國(guó)立大學(xué)蘇州研究院的3D 生物打印實(shí)驗(yàn)室，看到了這款在亞洲技術(shù)領(lǐng)先的3D生物打印平臺(tái)，目前該平臺(tái)已成功“打印”出了人體半月板支架，并開始進(jìn)入動(dòng)物臨床試驗(yàn)階段。

“人體半月板是膝蓋中的重要軟骨，一旦損傷不可修復(fù)，只能手術(shù)摘除，會(huì)嚴(yán)重影響人的運(yùn)動(dòng)能力。我們實(shí)驗(yàn)室的研究項(xiàng)目可打印半月板支架，將人的活體細(xì)胞在半月板支架培育，等基本成熟后植入人體病損部位，以達(dá)到通過3D生物打印再生重建半月板的效果。”新加坡國(guó)立大學(xué)蘇州研究院3D 生物打印實(shí)驗(yàn)室首席科學(xué)家傅盈西告訴記者，3D生物打印技術(shù)是利用生物墨水（包括活體細(xì)胞等），針對(duì)醫(yī)學(xué)需求進(jìn)行3D 建模，層層“打印”生物支架，然后將干細(xì)胞注入其中培育。由于細(xì)胞取自人體，“支架”又能自然分解，因此不會(huì)產(chǎn)生排異反應(yīng)。此技術(shù)涉及再生醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)、材料學(xué)、機(jī)械、制造等多個(gè)學(xué)科技術(shù)。

記者在該實(shí)驗(yàn)室看到，科研人員打開3D生物打印平臺(tái)，灌入冰乙酸和PCL材料的溶解物，在高壓電作用下噴射出絲狀液體，通過三維建模程序，10多分鐘后，“支架”的底部一層就已經(jīng)搭好了，而整個(gè)“支架”需要10個(gè)小時(shí)才能完成。這臺(tái)打印平臺(tái)擁有獨(dú)特雙噴頭設(shè)計(jì)，可以一邊打印“支架”一邊注射人體干細(xì)胞。由于“支架”孔隙率模擬人體微環(huán)境，因此細(xì)胞很容易附著，透氣性好，培育的成功率十分高。

“我們核心技術(shù)之一就在于液體濃度、注射速率等重要參數(shù)，掌握不好就前功盡棄。此外，我們?cè)O(shè)計(jì)的專門用于注射干細(xì)胞的噴頭擁有專利，噴頭的孔徑不能太大，不然細(xì)胞就會(huì)堆積，太小就噴射不出。”傅盈西介紹，3D生物打印技術(shù)除了在器官再造、器官移植領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用外，還將對(duì)藥物開發(fā)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

傅盈西說，假設(shè)甲乙二人都被診斷為肺癌，二者的病因可能不同，因此藥物療效很可能不同。“通過我們的3D生物打印技術(shù)，可以有效解決這個(gè)難題，”傅盈西解釋道，“我們將患者的病變組織通過3D生物打印進(jìn)行體外再造，將不同配比的藥物作用于這些病變組織，按照測(cè)試結(jié)果選擇出最合適的藥物種類和最佳劑量方案，為不同病人量身設(shè)計(jì)出最適合母體的治療方案。”

據(jù)南極熊3D打印網(wǎng)了解，目前國(guó)內(nèi)外一些科研機(jī)構(gòu)及公司都在研究3D打印半月板，目前已經(jīng)進(jìn)入動(dòng)物試驗(yàn)階段，相信未來一定能夠植入人體，解決人類半月板損傷的大問題。
【擴(kuò)展閱讀】
3D打印新突破：膝蓋半月板成功復(fù)制，即將投入臨床試驗(yàn)