3D打印在醫(yī)療行業(yè)的技術(shù)擴(kuò)張最為迅猛，3D打印技術(shù)能夠?yàn)獒t(yī)生提供更完整的個(gè)性化解決方案，更加適合患者的3D手術(shù)計(jì)劃模型，也可促進(jìn)再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的人造活體組織與器官的研究。3D打印植入物，以及假肢、助聽器等康復(fù)醫(yī)療器械注入身體器官等。近日荷蘭烏得勒支大學(xué)醫(yī)學(xué)中心(UMC)的研究人員正致力于研究生物3D打印組織，并將其植入受關(guān)節(jié)炎影響的活關(guān)節(jié)內(nèi)，來治療關(guān)節(jié)炎。
關(guān)節(jié)炎是身體中某一處關(guān)節(jié)發(fā)炎，它可能影響一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)。 每年每10萬人中就有41人被診斷出患有關(guān)節(jié)炎，關(guān)節(jié)炎會(huì)引起不適和疼痛，使日常工作變得困難。作為3-D-JOINT的項(xiàng)目的一部分，荷蘭UMC Utrecht的Jos Malda教授和他的團(tuán)隊(duì)正在開發(fā)生物3D打印的組織，這些組織可以被植入活體關(guān)節(jié)中以替換受損部位，并最終會(huì)成熟為與原始健康軟骨相同的組織。
何馬爾達(dá)教授 研究人員
雖然可以根據(jù)精確的設(shè)計(jì)3D打印干細(xì)胞，但這并不意味著它們可以立即轉(zhuǎn)化為新的器官或身體部位。3D打印不是生物制造的最后一步，因?yàn)橐孕男未蛴〉臇|西并不能成為一顆心，打印的構(gòu)造需要時(shí)間和正確的化學(xué)和生理變化才能成為功能性組織。
一個(gè)挑戰(zhàn)是保持細(xì)胞材料的正確條件。因?yàn)樯锬谢罴?xì)胞，所以它不夠堅(jiān)固，無法在打印后保持形狀?？茖W(xué)家們不得不開發(fā)新的解決方案，一種選擇是使用水凝膠，一種由大分子網(wǎng)絡(luò)組成的材料。對(duì)于生物打印，材料必須能夠使細(xì)胞保持活力，這需要在相對(duì)較低的溫度下進(jìn)行水性條件和加工，這使得水凝膠基材料成為理想的選擇。
但水凝膠足夠柔軟以傳遞細(xì)胞，它們無法承受某些組織在體內(nèi)經(jīng)受的機(jī)械負(fù)荷。研究團(tuán)隊(duì)加強(qiáng)水凝膠使其更加堅(jiān)固，就像鋼棒與軟水泥結(jié)合，形成鋼筋混凝土，成為我們身體的基礎(chǔ)，這些材料可以使水凝膠足夠強(qiáng)大，起到替代軟骨的作用。
研究團(tuán)隊(duì)正在使用熔融電解的3D打印技術(shù)，它將熔融的聚己內(nèi)酯與電場(chǎng)結(jié)合在一起，形成與頭發(fā)一樣薄的纖維。使用這些微纖維，該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了與含細(xì)胞水凝膠結(jié)合的結(jié)構(gòu)，已經(jīng)取得了良好的效果。
水凝膠與纖維的結(jié)合起協(xié)同作用，使復(fù)合物的強(qiáng)度增加50倍以上，同時(shí)仍允許細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞外基質(zhì)并成熟為軟骨樣組織，研究團(tuán)隊(duì)同時(shí)將不同的材料整合在一起，用于組合骨和軟骨組織替代品。除了作為軟骨和骨骼丟失的替代品之外，以這種方式打印的細(xì)胞還可以幫助身體修復(fù)受損組織。
病變的關(guān)節(jié)
他正致力于開發(fā)不僅可打印，而且通過改變支持和包圍細(xì)胞的分子來刺激干細(xì)胞，制造新軟骨的生物芯片，指導(dǎo)它們產(chǎn)生正確類型的組織。目標(biāo)是這些新打印的干細(xì)胞在植入體內(nèi)后可以幫助修復(fù)受損組織。
該團(tuán)隊(duì)還致力于使用生長(zhǎng)因子的物質(zhì)來刺激受損組織中新血管的形成。他們將VEGF(血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子)納入我們的生物打印組織，以促進(jìn)新骨血管在受損骨骼或關(guān)節(jié)區(qū)域形成，然后骨骼可以生長(zhǎng)。將VEGF的梯度引入生物打印的組織中，這些組織將宿主血管(形成)引入我們植入物的適當(dāng)區(qū)域。
雖然科學(xué)家們專注于軟骨和骨骼，但對(duì)關(guān)節(jié)的要求可能會(huì)根據(jù)它們?cè)隗w內(nèi)的位置而有很大差異。可以使用專門的機(jī)械測(cè)試機(jī)器來確定它們的剛度和彈性，以及計(jì)算模型，以更好地了解植入物的結(jié)構(gòu)和組成如何在特定環(huán)境中調(diào)整。
生物打印以后將有兩個(gè)主要應(yīng)用。首先作為再生醫(yī)學(xué)中新組織和器官的來源。其次，作為更好地了解人類疾病和測(cè)試針對(duì)此類疾病的新藥的安全性和有效性的工具，研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為。
（轉(zhuǎn)載）
