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科普教育

5个可3D打印制造的人体器官
http://sp.sun0769.com 2013-12-04 22:33:24 阳光石排

      目前,3D打印如火如荼,人们用3D打印方法制造出的产品也千奇百怪,包罗万象,比如飞机零件、食物等。但3D打印似乎并不就此满足,现已将目光瞄准了人体器官。美国《大众科学》网站在近日的报道中,为我们梳理了5个可以通过3D打印制造完成的人体器官。

      耳朵

      研究团队:美国康奈尔大学

      制造步骤:生物工程师们使用一副孩童耳朵的3D扫描图,在SolidWorks计算机辅助设计(CAD)程序的帮助下,设计出一个由7部分组成的模型,并分别打印出这些部分。随后,科学家们将一种高密度的凝胶灌入该模型内,这些凝胶由2.5亿个牛的软骨细胞和从鼠尾提取的胶原蛋白(作为支架使用)制成。15分钟后,研究人员将得到的耳朵移出并在细胞培养皿中培育。3个月的时间内,软骨就可以取代胶原蛋白。

好处:每1.25万名儿童中就有一名儿童罹患先天性小耳畸形(Microtia),患者由于外耳发育不良或畸形会丧失听力。与合成植入物不同的是,由人体细胞培育而成的耳朵能更好地同人体相结合。

      肾脏

      研究团队:美国维克森林大学再生医学研究所

      制造步骤:一台3D生物打印机放置多种类型的肾脏细胞(由活体组织提取出的细胞培育而成)并同时使用可生物降解的材料制造出一个支架。得到的产品接着被放在培养皿中进行培育。支架在被植入患者体内后会随着功能组织的逐渐生长而逐步降解。

      好处:据调查,美国排队等候器官移植的病人中,有80%的病人等待的器官是肾脏。目前通过生物打印方法制造的肾脏仍然无法发挥作用,但一旦它们开始发挥作用,医生们有望使用病人自己的细胞培育出能与身体其他部位完美匹配的器官。

      血管

      研究团队:美国宾夕法尼亚大学和麻省理工学院

      制造步骤:研究人员使用一台开源的RepRap打印机和定制软件,在一个模型内打印出一个糖丝网络,并用从玉米那提取出的化合物覆盖这些糖丝。接着,他们将包含有组织细胞的凝胶放入模型内。随后,他们将准备妥当的结构在水中清洗。一旦入水,糖溶解在水中,只留下组织中空空的管道。

      好处:研究人员已经证明,朝这一管道泵入营养物质能增加周围细胞的存活率。因为血管是组织的健康卫士,维持着组织的健康,了解如何对这一系统进行升级并打印出更大的、更柔韧的血管系统是最终打印出整个器官的关键。

      皮肤移植片

      研究单位:美国维克森林大学再生医学研究所

      制造步骤:首先,一个定制的生物打印机对病人的伤口进行扫描并标示出需要进行皮肤移植的部位。随后,一个喷墨阀喷出凝血酶;另一个喷墨阀喷出细胞、胶原蛋白以及纤维蛋白原(凝血酶和纤维蛋白原会相互反应制造出凝结剂血纤维)组成的混合物。然后,生物打印机打印出一层人体成纤维细胞,随后再打印出一层名叫角化细胞的皮肤细胞。

      好处:在传统的皮肤移植手术中,医生们会从身体的某个部位提取细胞并将其胶结在另一个部位。维克森林大学的研究人员希望能将新的皮肤直接打印在伤口部位。最终,他们计划制造出一台能在战场和灾区使用的便携式打印机。

      骨头

      研究团队:美国华盛顿州立大学

      制造步骤:研究人员利用一种用来打印电动汽车零件的3D打印机,使用陶瓷粉末打印出一个支架。随后,一台喷墨打印机喷出一层塑料粘合剂覆盖这些陶瓷。接着,科学家们将这一结构在1250摄氏度的高温下烘烤120分钟后,再将其同人体骨头细胞一起放入培养皿中进行培育。一天后,支架就可以支持骨头细胞的生长。

好处:每年,有数百万人因为交通事故导致骨折和骨裂,传统方法很难让其修复。现在,医生们可以使用核磁共振成像作为参考,打印出特制的移植物,其能与碎裂的骨头完美地吻合在一起。

      尽管3D打印机有望制造出更多的人体器官,但有科学家警告称,从人体细胞、组织乃至器官被“打印”出来,到真正应用于临床,还有相当长的一段路要走。

 来源:  编辑:石排镇宣传办
 
 
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