科学家开发直接在人体内3D打印组织的技术

在科幻类连续剧《西部世界》中,人体部位是用3D打印机在机器人框架上构建的。虽然现实离这个场景还很遥远,但3D打印机在医学上的应用越来越多。例如,3D打印可用于生产人体的各个部分,如骨关节和假肢,以及皮肤和血管的部分。但是,大多数组织是在体外设备打印通过手术植入的。这样的过程可能涉及进行大的手术切口,给患者增加感染风险和恢复时间。而且由于组织的创建和植入患者体内之间有一个时间差,可能会出现并发症。为了防止并发症的发生,一个科学家团队开发了一种直接在体内打印组织的技术。这种直接在人体内3D打印组织的技术向未来医学迈出重要一步。

科学家开发直接在人体内3D打印组织的技术
直接植入到柔软活组织上的3D晶格结构图像

制造工程组织需要两种基本成分:(1)一种流体状的 “生物墨水”3D打印材料,由与活细胞混合的框架材料组成;(2)生长因子,帮助细胞生长和发育为再生组织。在开发直接植入体内组织时,还需要考虑其他问题:组织的构建必须在体温(37°C)下进行,组织需要有效地附着在柔软的活体组织上,任何程序步骤都不应对患者有害。当前方法中的此类有害步骤之一是施加固化构造组织所必需的有害紫外线。

目前该研究团队生产出一种特殊配方的生物墨水,旨在直接在体内打印。这种生物墨水配方可以在生理温度下进行3D打印,并且可以在体内利用可见光安全交联。

该团队还研究了将这种生物墨水形成的组织碎片附着在柔软表面上的方法。在尝试将组织附着在生鸡条和琼脂糖片上的实验中,该团队使用机器人3D打印机和他们特制的生物墨水,采用了一种独特的互锁技术。喷嘴头经过改造,能够穿透软表面,并在取出时用生物墨水填充穿孔的空间,这为组织构建创造了一个锚定。当喷嘴头到达表面时会再分配生物墨水“锁定”锚固件。这种互锁机制使支架更牢固地附着在患者体内软组织基质上。

组织工程方面的这种改进有助于提供低风险、微创的腹腔镜手术选择,例如组织或器官缺损修复、增强卵巢功能的工程植入物等。这样的选择对病人来说更安全,节省时间,更具成本效益。组织工程设计的进一步修改和其他条件的调整可能会增加定制化潜力,从而为提高患者健康水平带来无限可能。

开发能够解决各种损伤和疾病的个性化组织对未来医学非常重要。该研究工作成果解决了制造这些组织的一项重要挑战,因为它能够将正确的细胞和材料直接送到缺损处,这项工作与Terasaki Institute的个性化植入技术平台协同工作,该平台旨在开发解决患者组织缺损变异性的方法。

上一篇:

下一篇:


标签