3D打印可移植生物组织

材料牛注：来自维克森林大学浸信医学中心再生医学的科学家们使用独特的3D打印机打印出活的组织结构，以此替代患者受伤的组织。

根据发表在Nature Biotechnology的报告，科学家们解释说他们已经打印出肌肉，骨骼和耳部结构。当这些结构在动物中植入，他们生长成功能性组织并产生血管系统。这些初步结果表明，这些结构能够应用在人类身体中，它们也表现出适当的强度，大小和功能。

Atala团队旨在未来将生物打印的骨骼、软骨和肌肉植入患者体内。这项工作将得到武装部队再生医学学院的支持，该学院旨在资助将再生医学用于战场所造成的伤害的研究工作。

组织工程寻求解决可供移植的捐献组织稀缺性的方法。三维打印的精确性意味着它被认为是复制的身体复杂器官和组织的最合适的方法。然而，目前所使用的打印机是以激光诱导正向传递、挤压和喷射为基础的，并且无法开发具有植入体内所需的强度和尺寸的结构。

再生医学研究所的科学家们开发了完整的组织和器官打印系统（艾拓），该系统能够克服这些困难。系统沉积类似塑料的材料和可生物降解材料来创建组织和包含细胞的水基凝胶的形状，临时且牢固的外层也形成了，细胞也不会在打印过程中损坏。

组织工程的一个显著挑战是确保植入结构住一段时间足够长，以使它们能够与身体融合。这个问题被维克森林浸信会的科学家用两种不同的方式解决。首先，科学家优化含有细胞的水基墨以增强细胞生长和健康，接着，科学家印刷了一个有微通道通过这种结构的晶格。这些通道有助于氧气和营养物质从体内扩散到这些结构，从而使这些结构具有活性并形成血管系统。

先前的研究证明，倘若没有现成的血管，的组织结构需要小于200微米才适合细胞存活。但是在这些研究中，测量为1.5英寸大小的耳结构植入一两个月后依然存活且表现出血管的迹象。

而且，艾拓系统能够利用MRI和CT扫描根据患者的个人需求来定制组织。

艾拓系统的能力已被多样的证明-概念许多实验证实。人的外耳打印出来在小鼠的皮肤下植入，证明了艾拓系统能够产生复杂的三维结构。一两个月后，植入的耳朵的形状依然很好的保持着，血管和软骨组织已经形成。

人类干细胞用于打印颚骨碎片突出人的骨结构的建设，所述碎片与人类面部重建所需的形状和大小所匹配。将颅骨植入大鼠头部以分析生物打印骨在人体内的成熟度。五个月后，血管化的骨组织由生物打印的骨结构产生。

目前的研究侧重于衡量长期的结果。

这项研究的支持部分来自于国防威胁降低局（N66001-13-C-2027），美国陆军医学研究与器材司令部的远程医疗和先进技术研究中心（W81XWH-07-1-0718）和再生医学的武装部队协会（W81XWH-08-2-0032）。

共同作者包括Hyun-Wook Kang，博士； Sang Jin Lee, 博士； Carlos Kengla, 学士；James Yoo, 医学博士；博士, 维克森林浸信会。

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感谢材料人编辑部杨鹏程提供素材。