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3D打印將在生物技術領域取得突破
生物3D打印以三維設計模型為基礎,通過軟件分層離散和數(shù)控成型的方法,將細胞等生物材料打印出特定形狀的組織器官,為器官移植提供定制化器官新來源。
3D生物打印技術可讓科研人員另辟途徑地制造人體替換器官,雖然將其應用于醫(yī)療服務領域還需很長一段時間,但是科學家相信隨著3D生物打印技術以及再生醫(yī)學的發(fā)展進步,將zui終實現(xiàn)人體器官的個性化定制。
3D打印技術的原理與普通打印機的基本相同,將裝有液體或細胞等“生物材料”,與電腦連接后,通過電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來,zui終把計算機上的藍圖變成實物。2010年,3D生物打印機被《時代周刊》評為2010年50項*發(fā)明之一。
在另外幾個實驗室中,科學家正為制造人和豬的心臟、肺、肝臟和腎的體內腳手架尋找方法,他們的zui終目標是為患者提供量身定做的器官替代品。維克森林大學的這臺打印機沒有使用沉積墨,而是用加入細胞混合物的凝膠一樣的可生物降解腳手架,逐層構建腎臟。
阿特拉表示,迄今為止植入人體的在實驗室培育出來的身體部分只是含有相當簡單的結構。肝臟、心臟和腎臟等固體內臟的制造過程更加復雜。但耶魯大學一所實驗室已用細胞替換技術制造出老鼠肺。它們可在這些嚙齒動物體內運作一段時間。他們現(xiàn)在正想在實驗室內研究豬和人的肺腳手架。
生物技術是3D打印技術研究zui前沿領域
不僅在外科醫(yī)學上,而且在生物醫(yī)藥領域,3D打印技術也得以廣泛運用。參會嘉賓、杭州電子科技大學生物制造研究所教授徐銘恩指出:生物3D打印是3D打印技術研究zui前沿領域。
目前,包括清華大學、美國Clemson大學等等許多大學都是這方面的者。除打印人工的組織器官外,細胞3D打印技術在藥物研發(fā)領域也得到了非常廣泛的應用。
生物3D打印在醫(yī)學領域應用前景特別巨大,其所具有的快速性、準確性及擅長制作復雜形狀實體的特性使它在生物醫(yī)學領域有著非常廣泛的應用前景。每個人的身體構造、病理狀況都存在特殊性和差異化,當3D打印與醫(yī)學影像建模、與仿真技術結合之后,就能夠在人工假體、植入體、人工組織器官的制造方面產生巨大的推動效應。
對于3D打印技術在生物醫(yī)學領域的應用,參會嘉賓、中國3D打印技術產業(yè)聯(lián)盟副理事長周功耀作了深入的闡釋:用生物高分子材料打印出的細胞,能和人體匹配融合,不會產生副作用、反作用。現(xiàn)在人體的各個器官,包括心臟、肝、肺、耳朵、膀胱、脊椎等等,都可以應用3D技術打印出來。數(shù)月前,在康奈爾大學打印出了人耳,形狀和真耳*一樣,并在接受組織液以后成活安裝到病人身上。這項技術可以為許多患有先天性耳病的人進行修復。
3D生物打印10年后有望商業(yè)化
一般而言,銀、塑料或是鈦等材料利用3D打印機可以生產出一個個實際的物體,或是玩具,抑或是珠寶等。而對于3D生物打印機而言,這一切都不是那么簡單,因為其所需要的是“生物墨水”。
根據(jù)美國實驗室研究報告顯示,該類打印機能夠生產出組織結構,通過一層一層的架構zui終形成3D造型體,如適用于血管的管子和適用于關節(jié)的波狀軟骨。
據(jù)了解,Organovo問世的3D生物打印機擁有以激光為導向的印刷噴嘴,而這個噴嘴可以噴出由不同細胞混合的“墨水”。而每一滴“墨水”就是含有10000至30000萬個細胞的一滴溶液,zui終形成人體組織。“這些細胞在開始必須精心的準備,使其能夠在生物打印機上得到的布置和處置。”瑞納德表示。
根據(jù)BBC市場研究報告顯示,Organovo已經重點關注的3D生物打印機運用于藥物發(fā)現(xiàn)研究以及毒性測試行業(yè),市場價值達到了11億美元。
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