3D打印在生物技術(shù)領(lǐng)域取得突破 10年后有望實現(xiàn)商業(yè)化
3D打印將在生物技術(shù)領(lǐng)域取得突破
生物3D打印以三維設(shè)計模型為基礎(chǔ),通過軟件分層離散和數(shù)控成型的方法,將細(xì)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(shù)可讓科研人員另辟途徑地制造人體替換器官,雖然將其應(yīng)用于醫(yī)療服務(wù)領(lǐng)域還需很長一段時間,但是科學(xué)家相信隨著3D生物打印技術(shù)以及再生醫(yī)學(xué)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(shù)的原理與普通打印機的基本相同,將裝有液體或細(xì)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(lán)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(xué)家正為制造人和豬的心臟、肺、肝臟和腎的體內(nèi)腳手架尋找方法,他們的zui終目標(biāo)是為患者提供量身定做的器官替代品。維克森林大學(xué)的這臺打印機沒有使用沉積墨,而是用加入細(xì)胞混合物的凝膠一樣的可生物降解腳手架,逐層構(gòu)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(dāng)簡單的結(jié)構(gòu)。肝臟、心臟和腎臟等固體內(nèi)臟的制造過程更加復(fù)雜。但耶魯大學(xué)一所實驗室已用細(xì)胞替換技術(shù)制造出老鼠肺。它們可在這些嚙齒動物體內(nèi)運作一段時間。他們現(xiàn)在正想在實驗室內(nèi)研究豬和人的肺腳手架。
生物技術(shù)是3D打印技術(shù)研究zui前沿領(lǐng)域
不僅在外科醫(yī)學(xué)上,而且在生物醫(yī)藥領(lǐng)域,3D打印技術(shù)也得以廣泛運用。參會嘉賓、杭州電子科技大學(xué)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(shù)研究zui前沿領(lǐng)域。
目前,包括清華大學(xué)、美國Clemson大學(xué)等等許多大學(xué)都是這方面的者。除打印人工的組織器官外,細(xì)胞3D打印技術(shù)在藥物研發(fā)領(lǐng)域也得到了非常廣泛的應(yīng)用。
生物3D打印在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用前景特別巨大,其所具有的快速性、準(zhǔn)確性及擅長制作復(fù)雜形狀實體的特性使它在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用前景。每個人的身體構(gòu)造、病理狀況都存在特殊性和差異化,當(dāng)3D打印與醫(yī)學(xué)影像建模、與仿真技術(shù)結(jié)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(chǎn)生巨大的推動效應(yīng)。
對于3D打印技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用,參會嘉賓、中國3D打印技術(shù)產(chǎn)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(xì)胞,能和人體匹配融合,不會產(chǎn)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(yīng)用3D技術(shù)打印出來。數(shù)月前,在康奈爾大學(xué)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(shù)可以為許多患有先天性耳病的人進行修復(fù)。
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(chǎn)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(chǎn)出組織結(jié)構(gòu),通過一層一層的架構(gòu)zui終形成3D造型體,如適用于血管的管子和適用于關(guān)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(dǎo)向的印刷噴嘴,而這個噴嘴可以噴出由不同細(xì)胞混合的“墨水”。而每一滴“墨水”就是含有10000至30000萬個細(xì)胞的一滴溶液,zui終形成人體組織。“這些細(xì)胞在開始必須精心的準(zhǔn)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(jīng)重點關(guān)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(dá)到了11億美元。
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