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用3D打印技术制造出用于培育人体细胞的脚手架

2013-7-7 21:32| 发布者: CNCELAB| 查看: 4561| 评论: 0

摘要: 美国北卡罗来纳州温斯顿-塞勒姆市维克森林大学科学家现在用3D打印技术制造出用于培育人体细胞的脚手架，从而制造包括耳朵和鼻子在内、看似真实的面部特征。

【消费电子实验室-2013/7/7】这组照片展示了科学家在再生医学领域取得的开创性进步。他们这一重大突破为打印耳朵和鼻子等人体的各个部分铺平了道路。专家说要培育出整个功能性器官还需一段时间，但生物工程师现在已经可以培育出新血管，然后将其用在患者身上。如今，他们离为患者提供耳朵和鼻子替代品又近了一步。

一旦打印出人体部分(例如照片所示的人耳等)，科学家就能培育出赋予真正人耳外貌的皮肤细胞。当前的人耳替代品是用具有类似于泡沫聚苯乙烯兼容性的材料制造出来的。作为一种选择，外科医生有时用患者肋骨培育耳朵。

阿特拉手里拿着一个制造人类肾脏时所用的打印脚手架。

维克森林大学的这台打印机没有使用沉积墨，而是用加入细胞混合物的凝胶一样的可生物降解脚手架，逐层构建肾脏。

这个脚手架(照片所示的鼻子)可能对要做重建手术的患者有帮助。

因为这项技术需要患者自己的细胞，所以患者身体对新鼻子的排斥几率很小。

一名研究人员用3D打印机制造人耳脚手架。

清洗猪肾脏，使其变成一个基本的器官框架。通过用人体细胞替换猪细胞，有望制造出一个用于移植手术的可行性器官。

　　当前的人耳替代品是用具有类似于泡沫聚苯乙烯兼容性的材料制造出来的。作为一种选择，外科医生有时用患者肋骨培育耳朵。但这种方法既有挑战性，又令患者痛苦不堪。另外，用这种方法制造的耳朵很少看起来自然，而且它们的功能也不完善。

　　美国北卡罗来纳州温斯顿-塞勒姆市维克森林大学科学家现在用3D打印技术制造出用于培育人体细胞的脚手架，从而制造包括耳朵和鼻子在内、看似真实的面部特征。为人的移植手术培育肺和其他完整器官依然是科学家不懈奋斗的目标。但他们称正接近这个目标。维克森林大学已用一台3D打印机制造出一个肾脏原型。

　　在另外几个实验室中，科学家正为制造人和猪的心脏、肺、肝脏和肾的体内脚手架寻找方法，他们的最终目标是为患者提供量身定做的器官替代品。维克森林大学的这台打印机没有使用沉积墨，而是用加入细胞混合物的凝胶一样的可生物降解脚手架，逐层构建肾脏。

　　研究负责人安东尼-阿特拉博士正在开拓这项新技术。2009年他通过打印出来的脚手架用捐赠者细胞制造出“硬挺”的阴茎。他对兔子进行的试验显示，这一器官替代品可正常发挥作用。另外，数十名患者植入用他们自己的细胞培育出的实验性膀胱后情况良好。与此同时，十几位患者植入了用他们自己的膀胱组织制造的尿道。但阿特拉认为，还需许多年才能把打印器官应用到患者身上。

　　美国马里兰大学医学院的约翰-拉马蒂纳博士说：“这就好比在盖一栋公寓大楼，先让所有人离开，然后再把人重新安置到配有不同单元的公寓大楼内。”这位科学家用这种方法制造肺。他说，这一重新植入的身体部分最具挑战性。

　　这项研究的一个目标是通过用人体细胞替换猪的细胞使用于移植的猪器官具有人性化。美国休斯顿市德克萨斯心脏研究所的多丽丝-泰勒表示：“我相信将来有一天猪的子宫上会覆盖着你自己的细胞。”这位科学家2008年用细胞替换技术制造出一个跳动的老鼠心脏，现在正用这项技术培育各种器官。

　　医生们希望有一天患者通过活体组织检查或只是一次抽取血液就能捐赠细胞。然后，一所实验室会把这些细胞“种”在脚手架上，塑造患者需要的器官。在某些情况下，这个想法甚至变成标准程序。医生可用患者自己的细胞修复膝盖内的软骨。烧伤受害人可用实验室培育出的皮肤进行治疗。但这种在脚手架上播种细胞的方法是制造一个身体部分，而不像种草坪一样简单。

　　美国匹兹堡大学麦高恩再生医学研究所负责人威廉-瓦格纳表示，对其他类型的植入物进行的研究显示，这项技术可令接受者体内的细胞散发活力。他说：“由于它会造成疤痕或炎症，控制好工程师进行植入手术时发生的情况和人体间的相互作用是个关键挑战。”

　　阿特拉表示，迄今为止植入人体的在实验室培育出来的身体部分只是含有相当简单的结构。肝脏、心脏和肾脏等固体内脏的制造过程更加复杂。但耶鲁大学一所实验室已用细胞替换技术制造出老鼠肺。它们可在这些啮齿动物体内运作一段时间。他们现在正想在实验室内研究猪和人的肺脚手架。

　　细胞替换技术还可用于制造肾脏。马萨诸塞州总医院的哈拉尔德-奥特博士最近说，实验室培育出的老鼠肾脏并没有和正常肾脏一样发挥作用，但只需一个“足够好的器官”就可使人摆脱透析。他对猪进行移植试验，检测这种方法。奥特还正在研究用人和猪的心脏脚手架培育人体细胞。其他专家着眼于用骨髓或体脂肪的干细胞为特定器官培育正确的细胞类型。