3D打印人造器官离我们有多远?

3D打印技术与人们的生活的结合越来越紧密,从披萨等美食到假肢等医疗器械,都已经可以通过3D打印技术来实现。科研人员正在利用这项技术来研发心脏,肾脏等重要的人造器官。这对需要接受器官移植的人们来说无疑是个好消息。因为,仅在美国每天平均21人因无法等到可移植的器官而死亡。

然而,究竟3D打印器官和组织或者称之为生物打印,能实现那、哪些功能呢? 这项技术何时才能够真正开始挽救病人的生命呢? 美国维克森林再生医学研究所的Anthony Atala 医生解答了这些疑问。Anthony Atala 医生是维克森林再生医学研究所的主任以及该领域的专家。

Dr. Anthony Atala in the Regenerative medicine laboratories, Wake Forest Institute for Regenerative Medicine, PTRP.

3D打印能解决器官短缺问题吗?
首先请不要将3D打印神话。就目前而言,该技术促进了人工器官研究的发展。我们的团队已经成功的做出软骨、血管、皮肤、膀胱、尿道和引导,并已经成功的植入了患者体内。我们的目标是用3D打印做出更精确并且可复制的器官结构。再生医学的最高目标是让人工器官代替人体器官,改变捐献器官短缺的现状。

3D打印器官与人体器官相比怎么样?
我们的目标是用患者自身的细胞来培养人造器官。通过这种方法解决器官移植后的排异反应,病人在接受手术之后将再也不需要服用免疫抑制剂了。这是定制化人工器官的一个明显优势。

器官“打印”的真实过程是怎样的?
不论使用3D打印还是其他方法,人造器官的第一步是获取待移植器官的活体切片。并从切片中分离和复制出所需要的细胞。然后将液体材料与细胞混合,为它们提供氧气和营养物质。下一步
是将这种混合物材料放入打印机的墨盒中,进而打印层人体器官或组织结构。其结构是根据病人的扫描数据在计算机中设计的。

Hyun-Wook Kang, researcher at Wake Forest University  Institute for Regenerative Medicine (WFIRM) , kidney printer, seeding cells on to a kidney scaffold, the printer seeds differnt types of cells onto various scaffolds including ear cartilage, bone(finger

当你启动“打印”按钮之后会发生什么?
启动打印之后,打印机将逐层的构建结构并将细胞嵌入到每层当中。当提供给细胞恰当的营养物质和生长因子之后,细胞接下来会知道该做什么。在有些结构中还需要2种甚至多种细胞。

研发人造器官面临的挑战是什么?
科研人员已经成功做出三种结构的器官:扁平结构的器官,例如皮肤;管状结构的,例如:尿道和血管;还有中空结构的,例如:膀胱。最复杂的器官如肾脏、肝脏和胰腺是固体结构。我们
面临的最大挑战是,需要探索怎样培养这些器官所需要的数十亿个细胞,以及探索在向人体移植之前,怎样为这些器官提供氧气。

我们正在探索多种解决方法,包括将可以产生氧气的材料打印在器官结构中;打印可以最大限度向周围组织扩散养分的微型管道;打印器官内部的血管。

人们距离成功打印出心脏、肾脏这样复杂的器官还有多远?
科学技术的发展往往是不可预测的。 但是我认为距离实现这一目标,人们还需要经历几十年的探索道路。

最近有哪些突破让我们离3D打印复杂器官更进了一步?
我们在持续完善生物3D打印机,提升打印分辨率,并在探索如何在打印中不损坏细胞。此外,我们在验证不同的结构最适合的生物打印材料是什么。同时,我们在多种细胞打印和控制细胞位置方面取得很大进展。

维克森林再生医学研究所接下来会做哪些工作?
接下来会做一个相对新的生物打印项目,该项目目标是在芯片系统上打印迷你的心脏、肝脏、血管和肺。我们把这个项目称为“芯片上的身体”, 该项目将用于更精确的新药测试,并有望终止动物实验。 眼下该项目的目标是测试生物武器对身体的影响。

(本文编译自:www.huffingtonpost.com, 转载请链接至:www.51shape.com)

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