3D生物打印机

目录
　　1 技术原理
　　2 组成结构
　　3 发展前景
　　? 国外
　　? 中国
　　技术原理
　　3D生物打印机(
　　3D bio-printer;3D biology printer )是指国外媒体2010年6月6日报道的、由美国Organovo公司研制的、“按需打印”患者所需的人体活器官的机器。
　　器官移植可以拯救很多人体器官功能衰竭或损坏的患者生命,但这项技术也存在器官来源不足、排异反应难以避免等弊端。不过,随着未来“生物打印机”的问世,这些问题将迎刃而解。
　　这种机器首先“打印”器官或动脉的3D模型,接着将一层细胞置于另一层细胞之上。打印完一圈“生物墨”细胞以后,接着打印一张“生物纸”凝胶。
　　不断重复这一过程,直至打印完成新器官。随后,自然生成的细胞开始重新组织、熔合,形成新的血管。每个血管大约需要一小时形成,而熔合在一起需要数天时间。Organovo公司首席执行官基思·墨菲在接受《工程师》杂志采访时指出,最终有一天,只需轻轻按下按钮,就能让3D生物打印机制造出我们所需要的器官。
　　组成结构
　　3D生物打印机基于现有技术发明,这些技术当前被用以制造工业零部件的3D模型。生物打印机的不同之处在于,它不是利用一层层的塑料,而是利用一层层的生物构造块,去制造真正的活体组织。这一技术尚处于初级阶段,不过第一台3D生物打印机的原型机已在2009年底制造出来,并用以测试。
　　3D生物打印机有两个打印头,一个放置最多达8万个人体细胞,被称为“生物墨”;另一个可打印“生物纸”。所谓生物纸其实是主要成分是水的凝胶,可用作细胞生长的支架。3D生物打印机使用来自患者自己身体的细胞,所以不会产生排异反应。
　　发展前景
　　国外
　　2013年5月出版的《新英格兰医学杂志》发表公开信,科学家成功将3D打印出的气管支架植入婴儿体内。[1]
　　密歇根大学安阿伯分校的医学博士大卫·措普夫(David A.Zopf)和同事描述了这例移植手术。接受移植的婴儿患有局部支气管软化症,手术中使用的可吸收支架由聚己内酯构成。[1]
　　作者指出,患儿母亲在妊娠35周产下了这个名叫 Kaiba Gionfriddo 的男婴,看起来身体健康,但在6个星期后出现胸壁凹陷和呼吸困难。发生这种情况,意味着在2个月大之前,都需要气管插管,以维持通气。因此,他们用计算机设计了一个患儿气管支架的模型,使用热塑性的生物可吸收材料,通过激光烧结技术制造了一个气管支架。在移植手术中,依靠支架上的孔洞与气管进行固定。在安置支架7天后,开始逐步撤除机械通气机,并在手术后21天完全停止呼吸机支持。一年以后,通过内窥镜造影手术观察患儿的左主支气管,发现一切正常。到目前为止,没有发生过任何支架相关的问题。[1]
　　中国
　　媒体2013年8月7日来自杭州电子科技大学等高校的科学家自主研发出一台生物材料3D打印机。科学家们使用生物医用高分子材料、无机材料、水凝胶材料或活细胞,已在这台打印机上成功打印出较小比例的人类耳朵软骨组织、肝脏单元等。
　　该生物材料3D打印机研发团队负责人、杭州电子科技大学教授徐铭恩说,这台生物材料3D打印机具有打印生物材料种类多、对细胞损伤率低、打印精度较高和操作方便等特点。同国际同类打印机相比,这台名为“Regenovo”的3D打印机不仅实现了无菌条件下的生物材料和细胞3D打印,而且新型的温控单元和打印喷头设计,能够支持从-5℃到260℃熔融的多种生物材料打印。
　　徐铭恩介绍说,“Regenovo”支持活细胞打印,打印的细胞有着高达90%的存活率。目前打印出来的活细胞存活时间最长为4个月。
　　不过,从人体细胞、组织乃至器官被“打印”出来,到真正应用于临床,还有相当长一段路需要走。徐铭恩说,这需要多种领域的科学家通力合作。

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