隨着近年軟件及硬件進步,3D打印愈來愈快、高質和划算。目前,生物打印項目正在急速發展,各國實驗室和研究中心正在對人體的肝臟、腎臟和心臟進行生物打印。目的是使它們適合於移植,成為可行的長期解決方案。
生物打印?
生物打印是一種使細胞結構,由裝有乾細胞的生物墨水(bioink)製成的方法。生物打印與一般3D打印過程類似,先在電腦準備好設計圖,然後以3D打印機逐層打印。原理大致是從病人或健康人體取得打印所需的細胞,經分裂增量後調校成生物墨水,然後噴灑打印在水凝膠(Hydrogel)製的支架上讓器官成型,脫離支架取得器官。
起源
最早的生物打印機或可追溯至2000年,自稱「生物打印之父」的生物工程師寶蘭特(Thomas Boland)在美國克林信大學(Clemson University)的實驗室,把普通電腦噴墨打印機的油墨先後換成了膠原(collagen)、大腸桿菌、哺乳類細胞等來打印,他在2003年後更開始着手改裝3D生物打印機。
生物印製的腎
2011年,Wake Forest Institute for Regenerative Medicine的研究所所長Anthony Atala首次展示了3D生物打印腎臟。在七個小時內,他的團隊就能夠從乾細胞設計出這種器官。儘管腎臟壽命不持久,但這個項目的發展充滿希望,並為日後研究作出重大貢獻。例如:哈佛大學研究人員已經成功對血管化近端小管的3D模型進行了生物打印,以更好地了解腎臟的結構和功能。
生物印製的心臟
2019年四月,一組以色列研究人員展示了一顆櫻桃大小的生物印製心臟。該器官由細胞,血管,心室和小室組成:這是業內首創。研究人員利用患者自身的脂肪組織開發了一種水凝膠,從而降低了植入後排斥的風險。印刷過程只需要3到4個小時。心臟不比兔子的心臟大,但這是令人鼓舞的起點。
生物印製的眼角膜
2019年5月,英國紐卡素大學(University of Newcastle)研究人員更以健康人士捐贈的眼角膜幹細胞,配合褐藻膠(alginate)和膠原製成的生物墨水配方,首次成功3D打印出人類眼角膜。僅使用一幅健康的人類角膜,他們就可以3D打印50幅人工角膜,是眼科學的突破性進展。
總結
若3D打印器官技術最終能成熟至可作移植之用,將會徹底改變器官輪候者的苦況。以病人自身幹細胞打印器官移植,可避免器官移植出現排斥的風險。另外,更有助杜絕黑市器官買賣。
資料來源:3Dnatives