美國東北大學(xué)生物打印技術(shù)和材料取得突破，有望實現(xiàn)3D打印人體器官
據(jù)美國東北大學(xué)報道，活體組織生物打印技術(shù)取得突破，很快將實現(xiàn)3D打印血管和人體器官。來自美國東北大學(xué)生物工程學(xué)教授戴國豪及其同事最近為一種新型彈性水凝膠材料申請了專利，新材料專為3D打印軟活體組織而設(shè)計。
現(xiàn)代醫(yī)學(xué)利用 3D 打印技術(shù)制造顱骨板、髖關(guān)節(jié)、肢體假體和醫(yī)療器械等硬植入物。然而，戴教授表示，器官和軟組織的 3D 打印仍然是一項重大挑戰(zhàn)，他的研究重點是 3D 生物打印、干細胞和血管生物工程。
軟組織需要能夠拉伸和回縮的彈性材料，而現(xiàn)有材料則缺乏這種彈性。戴說：“彈性對于維持組織的正常功能非常重要。”解決這一難題可以徹底改變醫(yī)學(xué)，并使器官移植成為過去。
照片來源：Alyssa Stone/東北大學(xué)。
水凝膠是一種能夠保持水分的合成聚合物。例如，它們可用于制作含有皮膚營養(yǎng)物質(zhì)的面膜、輸送藥物的傷口敷料以及含有大量水分以提供舒適感和氧氣傳輸?shù)能浶噪[形眼鏡。戴說，傳統(tǒng)的水凝膠太脆弱，無法進行 3D 打印，因為它們無法承受拉伸或扭曲——這限制了它們的醫(yī)療應(yīng)用。
為了解決這個問題，戴與德克薩斯大學(xué)阿靈頓分校的 Yi Hong 合作。Hong 找到了一種讓軟水凝膠具有彈性的方法，而戴則利用他在 3D 打印方面的專業(yè)知識進一步修改了這些水凝膠的某些特性，以便它們可以通過打印機。要通過打印噴嘴，材料必須是液體，但它還必須在打印物體后保持形狀。
這種新材料可溶于液體溶液，打印后可封裝大量水分。這對細胞生長非常有利，因為它模擬了人體環(huán)境，而人體平均由 60% 的水組成。打印前，細胞被注入液體溶液中。打印完成后，物體會暴露在藍光下，從而引發(fā)光化學(xué)反應(yīng)，使凝膠具有彈性，而不會傷害活細胞。
照片來源：Matthew Modoono/東北大學(xué)
戴說：“你可以打印任何幾何形狀，例如，一根管子或一條血管。然后細胞在打印的結(jié)構(gòu)內(nèi)繁殖和生長，我們在脈動壓力下培養(yǎng)它們，以模擬人類的血壓?！?/p>
新型彈性水凝膠的另一個關(guān)鍵優(yōu)勢是可生物降解。目標是使聚合物完全可降解——同時細胞用自己的膠原蛋白和彈性蛋白代替它，形成堅固的天然血管。戴說：“它不是人體天然的，這就是為什么我們希望它最終完全消失?！?/p>
到目前為止，打印出來的血管（培養(yǎng)了兩周）仍然比較脆弱，還不能承受人體血壓。戴相信，將培養(yǎng)期延長到兩個月（這是一項昂貴的實驗）可以讓細胞完全發(fā)育出堅固的結(jié)構(gòu)。
此外，研究人員正在努力加快水凝膠的降解速度，目標是在細胞成熟為功能性血管的同時，在兩到三個月內(nèi)能夠溶解。這項技術(shù)有望最終使患者能夠利用自己的細胞制造血管。隨著水凝膠降解，人體將自然地替換它，從而形成功能齊全的組織或器官。
當未來醫(yī)學(xué)還在不斷摸索創(chuàng)新中時，讓我們聚焦當下中國智造的突破性成果——領(lǐng)科匯創(chuàng)自主研發(fā)的顆粒熔融擠出3D打印機！這項完全自主研發(fā)的增材制造技術(shù)，通過革命性的高溫顆粒直熔系統(tǒng)和智能動態(tài)補償算法，成功實現(xiàn)了工業(yè)級高分子材料的超高精度成型，正在顛覆傳統(tǒng)制造方式，為鑄造模具，工裝檢具，雕塑，藝術(shù)家裝等領(lǐng)域提供全新生産力解決方案。讓我們共同見證中國智造如何用硬核科技重新定義工業(yè)制造的邊界！"
領(lǐng)科匯創(chuàng)自主研發(fā)顆粒熔融3D打印機：
鑄造模具：
工裝檢具：
藝術(shù)家裝辦公：
該文章轉(zhuǎn)載于“南極熊3D打印網(wǎng)”如果您發(fā)現(xiàn)本網(wǎng)站上有侵犯您的知識產(chǎn)權(quán)的內(nèi)容，請與我們?nèi)〉寐?lián)系，我們會及時修改或刪除。