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    革命,瑞士诞生全球首个3D打印柔性心脏

    2017-07-19 18:11:25 来源: 南方网
    聊聊

    测绘网讯 瑞士科研人员近日借助3D打印技术,制造出了全球首个形状、大小以及功能都与真人心脏高度相似的柔性心脏。虽然这种人造心脏仍处于概念性测试阶段,还不能用于移植,但为相关研究提供了新思路。随着科技的发展,很多以前天马行空般出现在科幻电影中的场景,已不再是天方夜谭,比如3D打印机的出现,就让器官再造成为可能。

    30年来,3D打印逐渐被应用于工业设计、建筑、汽车、航空航天、牙科和医疗产业、教育等多个领域,也渐渐被人人所熟知。我们甚至不知道3D打印的极限在哪里,但是,我们可以确定的是:作为尖端科技,3D打印或将改变人类的历史进程!苏黎世联邦理工大学的尼古拉斯·科尔斯等人在新一期美国《人造器官》期刊上报告说,这种人造心脏使用柔软硅胶材料,由3D打印和失蜡铸造技术制作而成,它重390克,容积679立方厘米。新型人造心脏是一个内部结构复杂的硅胶整体,包含一个右心室和一个左心室,有一个额外腔室将两个心室隔开。这个腔室起着类似肌肉的功能,能像泵一样驱动血液进出心脏。

    目前常用的人造心脏血泵等装置虽可泵送血液,但其机械部件易给使用者带来不良影响。科尔斯说:“因此,我们的目标是开发一种大小与患者心脏大致相同的人造心脏,尽可能地模仿人体心脏的形态和工作方式。”

    关于3D生物打印

    3D生物打印是一个非常交叉和融合的学科,它集合了机械、材料、细胞等多种相关领域的技术 ,是一种利用3D增材制造原理,利用生物材料、生长因子、细胞等活性材料,以重建人体组织和器官为目标的跨学科、跨领域的新型再生医学工程技术。

    截至2014年,全球约有700多家组织工程和再生医学相关的企业,上市的有数百种医学产品,主要应用于皮肤、骨、心脏以及心血管疾病等领域,被认为是非常有希望的一个行业。

    世界首个3D打印柔性心脏诞生

    瑞士科研人员近日借助3D打印技术,制造出了全球首个形状、大小以及功能都与真人心脏高度相似的柔性心脏。虽然这种人造心脏仍处于概念性测试阶段,还不能用于移植,但为相关研究提供了新思路。

    不过,现在这种人造心脏还处于测试阶段。由于材料承受能力有限,它只能持续跳动约3000次,即工作30至45分钟。科尔斯坦言,材料的拉伸强度和性能仍需大大提高,现在的产品还不能植入人体,但可为人造心脏提供一个新的发展方向。

    国家卫生计生委科教司司长秦怀金表示,要进一步全面把握行业发展需求,加快成果转化应用,持续提升科技创新能力,为健康中国建设提供重要支撑。

    3D打印在医疗上的发展和应用大概分为四个层次:

    没有生物相容性的材料,用于如医疗模型和体外医疗器械等;

    有生物相容性要求,要进入人体,但是不能降解,如陶瓷等,属于永久植入的概念;

    材料可降解,也可刺激人体自身修复,但不能够突破自身修复的限制;

    以活性细胞和细胞外基质等为材料,以细胞为介入单元,是真正现代意义上的3D生物打印。

    3D打印活体器官面临的挑战

     

    3D打印活体器官是最具挑战意义的,从技术层面来讲,至少需要克服三个挑战:

    1、需要解决打印过程中细胞能否存活、能否发育、能否变异甚至肿瘤化的问题。

    2、3D生物打印机必须满足生物仿生对制造精度、准确性的极高要求。

    3、组织及器官是由多材料及多细胞组成的非均质体系,对制造学要求也极高。

    目前,科研人员正在加紧攻克技术难题。捷诺飞生物科技有限公司董事长、杭州电子科技大学的徐铭恩团队自主研发出一台生物材料3D打印机Regenovo,已在这台打印机上成功打印出较小比例的人类耳朵软骨组织、肝脏单元,打印的细胞存活率高达90%以上,可存活4个月。

    3D打印器官还面临一个重要的难题是,现在大多数组织或器官是通过“细胞+粘合剂”混合打印的,但现在无法长时间粘合在一起,且它是否能在人体内顺利发挥功效,还有待考察。而血管和器官组织相比,体积细微且长,呈中空状,还需要承担运输营养及血液的重任,因此打印难度更是加大了不少。

    目前,国内外3D打印出的类组织,只是组织结构相似,不具备组织的功能,因为即使是看起来简单的组织,人工再造也面临着巨大挑战。就拿皮肤来说,看起来薄薄的一层,但其功能很多,除了保护身体功能之外,还有感觉、调温、出汗等功能,如果打印出来的皮肤不具备这些功能也是不行的。(测绘网 小会)

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