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10年并不断增加:Anthony Atala描述了他如何3D打印活体组织

本月早些时候,有关一个团队如何 威克森林医学院研究人员 设计了一种3D打印人类规模的骨骼,肌肉和软骨的方法,这种方法可以在移植到动物中时存活下来。 

利用临床成像数据和集成的组织器官打印机,研究人员能够创建头骨和颚骨,耳软骨和肌肉。植入小鼠和大鼠的组织在五个月时显示出正常的生长和功能。

通过允许外科医生对患者自身组织的生物部位进行生物工程处理,能够对可靠的人体组织进行生物打印可以进一步扩展个性化医学领域。

Wake Forest研究人员之一安东尼·阿塔拉(Anthony Atala)在接受Healthcare Dive独家采访时讨论了这项研究以及3D打印组织的下一步工作。

您能讨论一下如何构建系统吗? 

安东尼·阿塔拉(Anthony Atala): 在打印塑料和金属零件方面,3-D打印已经存在了几年。当您打印单元格时,它会变得更坚硬,因为单元格还活着,并且打印过程可能会破坏单元格。

您需要进行大量工作来打印细胞,因此面临的挑战是打印足够大的组织,然后将其植入人体,因为在自然界中,存在组织的最大距离是无血管的,并且最大距离是0.2毫米。那是没有营养或没有血管供应的组织生存的最大距离。

因此,几年来我们已经能够打印大多数不需要血管的结构,但挑战是“您是否可以打印可以植入患者体内的较大结构”。使用生物打印机,我们能够创建一个系统,在该系统中可以实际打印人类规模的结构并允许血管发生。这基本上就是我们十年来的工作。

当您使用大量的活动材料时,研究方法或材料如何演变?

Atala: 要打印这些结构(复杂的组织结构而不是细胞),面临的挑战之一是“如何通过这些非常细小的喷嘴获取组织”,因为我们使用的喷嘴非常小。它们可以打印出大约人类头发直径的1/80。为此,您实际上可以损坏细胞。

因此,一项挑战是确保细胞能够通过这些较小的喷嘴并存活。第二个挑战是确保在您打印时,它能够保留外科植入所需的结构完整性。第三个挑战是一旦您可以通过外科手术植入[组织]-这些是[较大]的人类构建物;这些不是0.2毫米的结构,以确保它们能够在体内生存。

这是概念验证研究吗?还是准备使用这项技术?

Atala: 这全部是概念证明,表明它可以完成。 

什么是下一个步骤?

Atala: 我们现在正在做的是对安全性进行长期测试,以便我们可以开始将[组织]放入患者体内。

这意味着什么?

Atala: [我们正在创建与现在创建的结构相同的结构,但我们确保在将这些材料输入患者体内时它们不会有毒。

进行此长期测试时是否需要考虑无菌问题?

Atala: 我们正在使用患者自己的细胞制作[组织],因此不会出现排斥反应。这个概念是,您将从患者器官中取出一小块组织,大约是邮票的一半。

我们将使用这些单元格并使用这些单元格打印结构。在完成下一阶段的测试以确保其安全性之后,我们将在人体中测试这些结构。

3D生物打印的未来是什么?

Atala: 通过这种打印技术,我们证明了我们能够打印出各种强度的纸巾。我们能够证明我们能够打印软组织,例如肌肉。

我们能够{打印]中等强度的组织,例如软骨,以及更坚硬的结构,例如骨骼,颚骨或颅骨。所有这些都希望将来能够开始在患者体内植入此类组织。

3-D打印能否帮助降低此类植入物的成本?

Atala: 这就是我们使用打印机的原因之一,因为打印机是放大工具。

您可以使过程自动化,而不是手动创建这些东西,从而可以同时创建许多这些结构,从而降低了成本。

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