事事关乎生命健康:2017生物3D打印要闻集锦

中国智能制造网 本站原创】2017年,生物3D打印超越了医疗模型制作的基础层面,迅速走向实际应用,可用于人体植入物的打印材料不断涌现,可生产活性植入物的打印设备成为业界关注的焦点。英国首现“生物医学3D技师”一职,从中我们可以看到该技术实现大规模商用的未来曙光。

事事关乎生命健康:2017生物3D打印要闻集锦

回首2017年,生物3D打印产业在技术开发、材料研制、设备生产等方面均取得长足进步,主流业务进一步多样化,在以往医疗模型制作的基础上,增加了仿生实验材料、人体植入物等新内容。

这些进步一方面减少了实验动物的使用,帮助相关科研活动避免了不必要的伦理与道德纠纷,另一方面也为人造活性器官的制作提供了更多技术支持。让我们在此重温去年生物3D打印产业的热点要闻,因为它们关乎未来,关乎你我他的生命健康。

【材料】向体内进军,追求环保与高效

2017年4月,西班牙研究人员用榨汁剩下的苹果渣研制出一种生物3D打印材料,可用于再生骨头与软骨组织。这种材料的优势在于不仅环保,而且颇具市场竞争力。苹果渣中的碳水化合物和抗氧化剂是重要保健品,果胶则具有极高的生物相容性,在处理皮肤伤口和制作抗肿瘤药物方面大有可为。提取掉抗氧化剂和果胶后剩余的苹果渣仍可被做成生长不同类型的细胞所需的支撑结构。

同在4月,瑞士生物医药公司regenHU与英国合成生物材料生产商PeptiGelDesign Technologies共同推出一系列用于生物3D打印的细胞外基质生物墨水,也被称为合成水凝胶,在组织工程和3D细胞生物学方面有重要应用。研发者表示,这些新产品有望填补生物3D打印墨水在体内应用方面的空白。此外,该墨水还具有可针对特定应用进行定制的独特优势。

10月,美国著名3D打印公司Formlabs发布了一种面向牙科行业的新型3D打印材料,据说是第一款可以长期使用的具有生物相容性的树脂,能用于3D打印正畸应用和设备。Formlabs称该材料可实现最快的打印速度,适用于打印夹板、牙齿固位体等正畸装置,用户可在五十分钟内完成单个装置的制作。

【设备】3D打印笔不容小觑,“四轴”成为新亮点

5月,澳大利亚墨尔本圣文森特医院的研究人员成功完成对其生物3D打印笔的测试。以干细胞水凝胶墨水为材料,这种生物3D打印笔可帮助医生将活细胞轻松打印到受伤的肌肉、骨骼、肌腱等组织上。此次测试中,这支笔顺利修复了一只羊受伤的膝盖。下一步,研究人员将致力于用该设备修复治疗难度更高的软骨损伤。

8月,来自阿根廷的科研团队开发出一款含有四个轴的生物3D打印系统,能够制作复杂的圆柱形、管状和螺旋网状结构。据研究人员介绍,通过制作这些精密复杂的网状结构,这种四轴增材制造设备有助于改善细胞在具有生物相容性的支架上的生长情况。

10月,美国国际干细胞公司公布了一种生物3D打印新技术,能够显著提高生物3D打印肝组织的质量与功能。该技术的具体实施工具是一款专用于打印肝祖细胞的3D生物打印机,可以将细胞制成肝样结构,潜在应用包括受损肝脏的植入物、药物筛选等。这套技术未来或为国际干细胞公司开辟价值数十亿的市场。

【技术】聚焦血管组织开发,癌症研究亦受重视

3月,美国加州大学圣地亚哥分校用3D生物打印设备制作出功能性血管网络,并在老鼠身上试验成功。据开发者介绍,这项研究将加速人工器官和再生疗法的诞生。目前,这种3D打印血管网络可与机体自身的网络结合在一起运输血液,因而可在几秒钟之内制造出模拟生物组织的3D打印微结构。此外,该网络还被用于创建肝组织和可在血液中输送药物的3D打印微型鱼。

4月,美国明尼苏达大学研制出一种生物3D打印补丁,有助于愈合因心脏病而遭到损伤的心脏组织。研究人员的具体操作是,借助3D打印将人类心脏干细胞整合到一个基质上,从而创造出可同步生长并跳动的心脏组织补丁。目前,该补丁已在一只心脏病发作的老鼠身上植入成功。

6月,美国国家航空航天局开展了一个名为“磁性3D细胞培养”的研究项目。该项目使用生物3D打印技术在国际空间站里培养结构更加真实的癌细胞,助力癌症疗法研究。利用太空中的微重力环境,癌细胞有望被培养成更接近人体内癌细胞的复杂近球形结构,而非地球实验室中的层状结构。

7月,美国莱斯大学和贝勒医学院展开合作,结合人类内皮细胞和间充质干细胞来制作3D打印功能性毛细血管,成品可在一个系统中输送血液,此成果大力推动了血管化组织制造的研究进程。尤为引人瞩目的是,该团队已经可以用从任意患者身上采集的细胞来制作毛细血管,这或许有助于降低人体对植入物产生排异反应的风险。

8月,智利、意大利、沙特阿拉伯、韩国与美国的研究人员联手研发出一个生物3D打印血管化肝组织,其材料是一种特殊的“牺牲性”生物墨水。这种肝组织的主要用途是药物毒性测试。研发者表示,该技术也可于打印其他类型的细胞,为个性化药物筛选带来新希望。随着研究的进一步深入,更复杂的药物测试系统有望被开发出来。

同在8月,新西兰奥塔哥大学和癌症研究小组Mackenzie开发出一种乳腺癌癌细胞3D打印结构,有助于研究乳腺癌新疗法。3D打印出来的癌细胞结构较之于一般实验室培养板上培育的2D结构更为真实,对化疗药物的反应也大不相同,这有利于研制出更具有针对性的新型药物。

【特别关注】英国首现“生物医学3D技师”一职

7月,英国莫里斯顿医院出现了“生物医学3D技师”一职,主要工作内容是设计和制作3D打印手术模型、植入物以及导板。此举在英国是开创性的。在莫里斯顿医院担任该职位的是英国诺丁汉特伦特大学一名面部法医艺术系的硕士毕业生,精通数字3D设计技术的她成为了英国首位生物医学3D技师。

【小编有话说】

超越了医疗模型制作的基础层面后,生物3D打印技术在2017年迅速走向实际应用,可用于人体植入物的打印材料不断涌现,可生产活性植入物的打印设备成为业界关注的焦点。而技术突破之所以频频发生在人造血管领域,很大一部分原因也是在于血管组织对保持植入物的长久活性具有重要意义。英国开设的“生物医学3D技师”一职,已经揭示出生物3D打印技术大规模产业化、商业化后的蓝图一角。

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