创想智造3D打印手板模型加工

标题: 关于3D打印器官你需要知道的事 [打印本页]

作者: 创客 时间: 2014-6-30 16:50
标题: 关于3D打印器官你需要知道的事
毫无疑问，3D打印可以啪叽啪叽地做出巧克力、玩具、模型车之类的小玩意，听起来很好玩很奇妙不是？可是，很多研究3D打印的科学家可不觉得弄这个单单是好玩，他们鼓捣3D打印，着眼的是打印出功能性的人体器官，救死扶伤。来咱考虑下：要是我们能按需求打印出人体器官，那病人们就不用为器官移植等那么久了。就算是在美帝，到现在也有78837人眼巴巴地等着器官捐赠。但自2014年1月以来，只有3407例器官捐赠。而3D打印器官将会大大减少病人的等待时间。然而，我们还处于这项技术的初级阶段。这真是一个令人悲伤的故事，毕竟打印人体器官可比打印塑料玩具复杂得多。今天带大家了解一下牛逼哄哄但是困难重重的3D打印器官。
什么是3D打印器官?

生物打印的研究历史已经很悠久了，但是直到上世纪90年代末才走上正轨。这还得感谢威克森林（Wake Forest）再生医学研究所的科学家们，他们打印出构成人体膀胱的人工合成块。这此乃一大突破，但是并未打印出真正的人体膀胱。2000年，艾莱姆森大学的生物工程学家Thomas Boland开始改造喷墨打印机、制造生物墨水、打印3D器官。

2007年，世界上最早的3D生物打印公司Organovo成立。彼时，Organovo打印出肺组织样本，用于毒品测试与调查。该公司希望在不久的将来能打印出功能性肺器官，并在为此努力中。

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如何打印器官？

虽然打印出人体器官和打印塑料玩具过程非常相似，比如都需要用墨水（或生物墨水）一层一层地重叠打印。但是，它们之间还是存在许多不同点。

1. 我们知道大部分的人体器官长得什么样，但是要打印它们，科学家需要做很多。首先他们得为病人做CT和MRIs扫描，其次他们需要用电脑软件检测结果，然后为病人的3D打印器官设计一张精确的蓝图。

2. 3D打印器官的材料是人体细胞而不是聚氯乙烯（PVC）塑料或金属。除了真正的器官细胞，还需要干细胞、生物工程材料和一些人体不会排斥的替代品。比如说，2012年一位83岁的老太太顺利安上了3D打印钛下巴，2013年美国一位男子顺利安上了3D打印塑料头骨。

3. 一旦一个样本被打印出，科学家们会把它放进培养箱。因为这样细胞才会慢慢融合，直到形成一个真正的器官。

3D打印器官有多难？

维克森林团队领导者Anthony Atala表示，3D打印器官过程非常复杂。首先，你得找到可用于构成器官的细胞材料，然后让它们在体外融合生长。最困难的一点是，你不能直接将3D打印器官植入人体内，因为真正的人体器官构造非常复杂，就算那些打印细胞材料完美地融合在了一起，也并不意味着它们能像真正的人体器官一样工作。康奈尔大学生物工程学家Hod Lipson表示，世界上还没有一个软件能够制作非常细致的器官样本，供研究人员参考。

3D打印器官的困难之处不单单是打印细胞材料不能像正常细胞一样运作，科学家还发现打印血管非常困难。器官需要静脉、动脉和毛细血管来运输血液、提供营养，但是要打印出又长又瘦的血管是一件极其困难的事。

前行道路虽然充满困难，勇敢尝试的人还是有的。今年5月，布里格姆的一个团队与一家女子医院合作，用糖基分子琼脂糖来制作血管样本。哈佛大学科学家Jennifer Lewis也正在致力于研究为3D打印器官提供血液和营养的方法。另外，康奈尔大学生物工程学家用活细胞和可注射凝胶打印出了人造耳朵。

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3D打印器官的未来

迄今为止，我们已经有了很多半成功例子。我们说它们半成功是因为这些3D打印器官大多不是功能性的，或者它们不会存活太久。比如，Organovo成功打印出迷你人体肺器官，但是它只存活了40天。另外，路易斯维尔大学的一支团队于今年4月成功打印出心脏瓣膜和小静脉，他们希望能用此制造功能性心脏。

Atala说，现在器官捐赠需求名单上，90%的病人需要肾脏。这也许就是中国科学家团队致力于打印小型肾脏的原因，但不幸的是，他们打印出来的肾脏只存活了四个月。Anthony Atala现在也在研究打印肾脏的方法，他甚至在TED展示了他的研究成果。在演讲中，他还展示了3D打印器官的未来：平台扫描仪直接扫描和测量病人患处，然后直接在人体身体内部打印器官，3D打印器官变得简易而有爱。构想的未来奇妙而美好，但要想实现这一梦想，我们还有很长一段路要走。

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