细胞打印
把细胞和基质材料,比如胶原,混合在一起,然后挤塑、堆积,进行细胞打印,这是3D打印在骨组织外,另一个更具难度的研究方向。
“在目前的技术水平下,生物3D打印最成熟的是人造骨的打印,国内尚处于临床试验研究阶段”,浙江大学细胞生物学研究所所长李继承教授介绍,国外对于复杂器官如人工耳、人工肾的打印,均处于模型与实验室阶段,尚无临床应用。国内能够打印脂肪、肝小叶等正常组织,但也处于实验室阶段。
在今年5月末举办的世界3D打印技术产业大会上,杭州电子科技大学生物制造工程研究中心主任徐铭恩教授展示了一个刚刚打印出来的肝单元结构。
3个月后,徐铭恩团队首次向外界展示了一台名为“Regenovo”的生物3D打印机,这台完全面向医学领域需求制造的打印机支持活细胞打印,对外公布的细胞存活率是90%,全无菌打印设计,并支持从-5℃到260℃熔融的生物材料打印。
“R egenovo”上半部看起来像一台缝纫机,下半部是一个方形的“盒子”。工作时,“缝纫机”上一根细细的类似缝衣针的喷头,在下半部的盒子里,前后左右移动,将含有活细胞的水凝胶一层一层堆叠成电脑为它设定的立体形状,骨骼、血管、脂肪和肝组织都曾是它的作品。
徐铭恩介绍,在目前的实验中,打印出的肝单元可以检测到其具有解毒、代谢以及部分的分泌功能,但还没有检测到分泌胆汁的功能。而一些成骨的实验则在小白鼠身上取得了成功。此外,打印的肝单元、脂肪和肿瘤等组织,在体外药物筛选和临床前试验中显示了良好的应用前景。
然而,这台设备离打印出能够植入人体的器官还很远。徐铭恩说,“R egenovo”打印出的肝单元比人体正常的大5倍左右,精度仍需提高。
李涤尘估计,3D打印肝如想移植进人体,还需要十多年的努力,“难度很大,问题很多,比如做出来的肝组织黏糊糊像果冻一样,没有力学性能,放到体内可能一挤就变形了,另外细胞在体内,有基质材料可以给它提供营养,能活三五天,但如果血管不能长入,细胞没有营养供给,还是要凋亡。最大难点在于细胞怎样与人体的循环系统建立关系。”
李涤尘介绍,细胞打印目前在国外最适合做的就是药品实验、病理实验,比如在体外模拟培养一个肝组织,检测不同药物与它的作用关系。
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