生物医疗突飞大进 3D打印揭六年夜看点

自3D打印技能问世以来，3D打印生物医疗始终被誉为财产高端范畴的一颗“明珠”。

作者： 年夜康健派编纂 来历： 本站原创 2018-07-21 21:55:56

自3D打印技能问世以来，3D打印生物医疗始终被誉为财产高端范畴的一颗 明珠 。跟着技能的飞速冲破，如今的生物/医疗3D打印已经经逐步最先孕育发生了难以置信的进展。于将来，咱们无望看到真正可以或许广泛运用在人体的器官构造，由于这一切正于发生转变！

科学家初次于零重力状况下3D打印出人类构造

2016年6月14日，于墨西哥湾3万英尺高空的一架零重力公司（Zero Gravity Corporation）的飞机上，科学家们乐成地于零重力状况下3D打印出第一个可用的心脏布局。卖力这个工程的公司是来自在美国南印第安纳州的Techshot，该公司是美国宇航局的持久技能承办商，已经经有了25年的汗青，重要致力在开发航空航天、国防以及医疗范畴的新技能。零重力公司是独一一家获得联邦航空治理局（FAA）核准的可以于美国提供掉重航行办事的公司。

别的，这个工程的介入者还包孕工业级3D打印机打造商nScrypt，和生物墨水供给商 Bioficial Organs.该研发团队但愿这个工程不只可以或许使科学家们于太空中打造出可以于地球上移植的器官，并且可以或许继承撑持这项太空规划。据相识，于这个3D打印历程中使用的是成人干细胞。 于地球上，3D生物打印每每需要使用黏稠的生物墨水来提供布局性支撑，这类墨水中会包罗化学物资以及其它质料。 Bioficial Organs董事长兼CEO Stuart Williams于新闻发布会上注释说： 可是假如于太空中打印构造的话，咱们就可以使用越发邃密的打印头以及低粘度的生物墨水，这些墨水中只包罗创立康健器官所需要的生物质料便可。一台安装于太空里的3D生物打印机颇有但愿成为人类康健事业的一个主要的倾覆者。 Williams是这架零重力飞机的搭客之一，他与Techshot公司履行副总裁兼首席运营官 John Vellinger一路，于实验历程中帮忙操作3D生物打印机。

据悉，这次实验网络到的数据将使患上Techshot及其互助伙伴可以或许开发出一款更小、更结实的3D生物打印机，并且这台呆板有可能会于来岁一月份搭乘Blue Origin公司的亚轨道飞船。按照规划，研发团队但愿可以或许于2018年制造出一台可以或许打印更为繁杂构造的生物打印机并将其奉上国际空间站。于去年年末的时辰，Techshot曾经经公布它开发出了一种要领可使用患者本身的干细胞来打造年夜型的人类血管。不外该公司传播鼓吹，他们于掉重飞机上测试的技能要比这邃密患上多。他们打印的细胞层比头发回要薄很多多少倍。除了此以外，于6月14日的测试中还触及到了3D电子打印技能，Techshot称这台原型3D打印机还打印出了导电和绝缘的质料。

欧莱雅使用3D打印的人造皮肤来测试化妆品

将此项技能投入商用是令不少不雅察者惊奇的，不外这个新闻最少让植物掩护者们又松了一口吻。这是一次化妆品公司以及硅谷的互助。欧莱雅美国以及生物3D打印公司 Organovo近来公布，他们配合研发出了很是靠近真实人体的皮肤构造，而欧莱雅要用它们来测试产物。 Organovo的技能重要是先成立特定构造的设计架构，然后再用 生物墨水 ，实在也就是细胞来打印构造，这项技能还答应构造垂直打印并造成分层。

据Wired报导，于以及Organovo互助以前，欧莱雅实在已经经有使用体外皮肤构造的营业了，但它依然选择测验考试更新、更有用的技能，并且新技能另有可能降低生物项目的成本。不管怎样，欧莱雅的这项行为却是会博得不少植物掩护者的好感，据欧莱雅科技孵化器全世界副总裁 Guive Balooch对于《女装日报》暗示： 好久之前，咱们就不消植物做试验了，而是转用许多猜测模子或者是项目皮肤构造来测试。创意让咱们可以或许测试更多差别的份子和有毒身分的副作用，以包管保险以及疗效。

化妆品测试的问题一度于中国也比力敏感，由于入口化妆品需要举行植物试验。不外欧莱雅称公司已经经以及中国权势巨子构造睁开了互助，以测验考试以及转变羁系框架，让中国于化妆操行业的尺度并切合国际要求，可以或许寻觅到取代植物测试的要领。2014年最先，中国已经经最先削减植物试验的依靠，海内出产美容产物的公司可以选择差别的测试要领，但入口品牌依然要颠末植物试验。3D打印技能也为欧莱雅开拓了更多可能性空间，它可以按照人们的需求定制色采、外形等差别产物，好比一个主顾就喜欢星巴克绿，那它可以用仿真皮肤看看这个绿色抹于眼帘上到底好欠好看。欧莱雅以为，这项新技能假如可以或许让品牌的更新速率、立异威力以及供给链城市获得改良，科技就是将来。不外据Wired称，也有人预测欧莱雅集团是否于挖掘一个新的市场，可以于烧伤病人等医疗范畴有所涉猎。

Nano Dimension开发高精度干细胞3D生物打印机

以电子3D打印技能著称的Nano Dimension正于以及以色列干细胞研究公司Accellta举行互助来测试一台使用干细胞的3D生物打印机。两家公司已经经于本年5月份测试过该款打印机，同时规划建立一家专一在干细胞打印的合资公司，其终极方针是生物打印人体器官以及构造。

活细胞3D打印技能已经经于医学研究中起着主要作用，但为了阐扬这项技能的全数潜能，以鞭策该范畴的进一步成长，咱们有须要提高打印速率、打印分辩率、细胞节制以及活气和细胞的可用性以及生物墨水技能 ，Nano Dimension公司首席履行官Amit Dror说道， 咱们将把自身的高速率、高精准度的喷墨功效与Accellta的干细胞悬浮技能以及引诱分解功效联合于一路。这个历程将由一个世界知名团队来带领，团队成员均是一些经验富厚的项目师以及科学家。如许，咱们使患上3D打印具备高分辩率以及高容量 。该项解决方案已经经于可行性研究中被测试过，它使用了Accellta基在悬浮技能细胞造就体系，该体系每一批可孕育发生数以亿计的干细胞。有了年夜量的优良细胞，这两家公司能打印更年夜、更繁杂的构造以及器官。

Accellta以及Nano Dimension于这个开端实验中联手来评估以及调解两边技能的互助潜力。咱们但愿并信赖相互的配合威力以及专业技能能创举出一个联合了高精准度、高流量打印机与源在干细胞的公用生物墨水技能的3D生物打印解决方案 ，Accellta的董事长兼CEO Dr. Itzchak Angel说道， 一旦高精准度3D生物打印以及干细胞分解能孕育发生出所需要的构造，咱们的结合技能将会有更广漠的成长范畴。咱们对于这些开端结果以及将来的成长感应很是高兴 。本年6月，Nano Dimension 于美国提交了专利申请，其内容涵盖了使用干细胞以及喷墨技能举行3D打印人体构造以及器官和经由过程核磁共振成像（MRI）、CT扫描以及两者所患上图象来为生物打印创立3D布局。

清华年夜学完成世界首例3D打印钛合金骶骨植入

2016年6月12日凌晨2点，北京清华长庚病院11号手术室，连续了10余个小时的手术顺遂竣事。北京清华长庚病院是清华年夜学新建从属病院-，是一所融医疗、讲授、科研、预防、痊愈在一体的综合性公立病院。骨科主任肖嵩华传授领导脊柱中央宋飞、赵喆等医师，日前乐成为骶1-2骨大小胞瘤患者实行根治术，精准化整块（en-bloc）切除了高位骶骨肿瘤，并植入3D打印个别化适型假体，重修脊柱骨盆不变性，乐成为患者保住下肢及二便功效，为世界首例。

年青父亲的第3种运气

患者刚过而立之年，是两个孩子的父亲。本年4月查出高位骶骨骨大小胞瘤，部门神经已经受肿瘤榨取，致使患处痛苦悲伤、步履未便。骶骨由5节骶椎交融造成，上接腰椎，下连骨盆，阐扬着毗连躯干以及下肢的主要作用。据肖嵩华传授先容，今朝骶骨大小胞瘤多接纳两种医治要领。刮除了术，手术操作简朴，但复发率极高。全骶骨切除了骨盆环重修手术，可根治肿瘤，但手术难度高，海内仅少数病院可以开展。并且该手术每每需要堵截骶神经，给患者留下差别水平的后遗症，以下肢瘫痪、巨细便掉禁、性功效障碍等。手术切除了肿瘤后，怎样重修骨盆环，传统内动物固定体系也各有优错误谬误。有无可能既争夺根治，又尽可能提高患者术后的糊口品质？肖嵩华领导骨科脊柱中央团队，与患者及家眷重复沟通，终极决议摸索第3条路 精准切除了肿瘤地点的高位骶骨，并植入3D打印个别化适型假体。于完全切除了肿瘤的条件下，最年夜水平上顾全患者的功效，将术后并发症降至最低。

团队互助备战 世界首例

高位骶骨肿瘤精准切除了，精准3D假体植入固定，手术时间以及危害，是横于术者眼前的三浩劫题。清华长庚病院骨科3D打印团队，按照患者CT薄层扫描以及核磁共振成果，率先投入术前预备。医师结合技能职员，重修脊柱骨盆三维布局，重复测算，并联合临床现实，设计3D打印个别化适型人工骶椎。与通用型人工椎体差别，该假体为一款个别化适型钛合金假体，经生物学、力学测试重复确定后，运用在人体，切彻底贴合患者椎体形态，并有怪异设计的锁定体系。

骶骨位置深处，主要脏器及髂总、髂内等主要血管紧贴前方走行。为防止术中年夜量出血，血管外科吴巍巍主任提早一天为患者举行肿瘤血管栓塞。输血科马海梅主任协调挑唆20个单元红细胞悬液，20个单元的鲜嫩血浆备用。麻醉科主任张欢、赵艳军医师预备术前各项麻醉并监测手术。万事俱备，一场辛劳而布满应战的手术行将最先。

三步手术跨出骨科精准一年夜步

手术分三步。第一步前路游离掩护内脏及血管。开腹经两侧腹膜后分散，掩护一般构造，并确定前方截骨平面。上方至L5S1间隙，下方至S2椎体骶孔上缘，双侧至骶髂枢纽关头，由此包管整个肿瘤构造完备切除了，削减肿瘤复发概率。第二步翻死后路，行L345及髂骨螺钉固定，整块切除了后方未被累及的椎板，并确定后方截骨平面，先后 会师 。第三步再次前路，从腹膜后整块切除了椎体及被肿瘤包绕的右边S1神经根一段，并从头搭桥吻合。植入3D打印个别化适型假体，婚配后锁钉固定。

手术于新的一天的凌晨2点竣事，术中，跟台护士改换了3批。先后路的转换，患者翻身2次，手术用时10余个小时，生命体征未呈现颠簸。患者于ICU病房几小时后即拔管清醒。术后的患者如厕一般，并已经下地勾当，复查X光片，内固定位置精良，假体彻底贴合。 紧跟现代科技成长，将科研结果运用在临床实践，实现个别化精准切除了、精准重修，是脊柱肿瘤手术成长的标的目的之一。同时，还要从患者受益最年夜化的准则出发，根治疾病的同时尽可能保留功效，提高脊柱肿瘤患者术后的糊口品质。医学，就于不断改进中不停向前迈进。 肖嵩华传授说。

MESO-BRAIN工程要用3D纳米打印复制脑神经收集

无所不克不及的3D打印技能好像正于向脑科学范畴渗入。就于两周前，咱们曾经经报导过苏格兰的科学家们正于使用3D打印的脑肿瘤复成品来鞭策对于癌症的研究。而如今，英国阿斯顿年夜学（Aston University）的研究职员走患上更远：经由过程MESO-BRAIN工程，他们将使用3D纳米打印的支架构建出人工神经收集，并将其用在研究年夜脑发育以及疾病。2016年6月9日，MESO-BRAIN研究团队称，他们已经经收到了欧盟委员会经由过程其将来以及新兴技能（FET）资助工程拨付的330万欧元研究资金。

据相识，MESO-BRAIN工程将使用人类引诱多能干细胞于一种轮廓分明、重现性好的3D支架上分解成神经元，以撑持可以模仿人类年夜脑勾当的人类神经收集的成长。研职员们称，这类布局是按照一种基在年夜脑皮质模块设计的，于打造历程中，研究职员使用纳米级3D激光打印技能打印出该布局，并融入纳米电极以实现对于神经收集的电心理阐发。MESO-BRAIN工程还规划使用一种基在光片照明的倏地容积成像技能举行光学阐发，从而于整个3D收集中实现细胞级的分辩率。

据悉，该工程的方针包孕模仿年夜脑勾当，提高对于包孕帕金森病、老年痴呆以及年夜脑 毁伤于内的诸多脑部疾病的熟悉以及医治。MESO-BRAIN另有望实现年夜范围基在 人类细胞的检测，以测试药理学以及毒理学化合物对于神经收集勾当的调治性影响。研究职员们以为，更多与心理有关的人体模子的使用会增长药物筛选效率，以及削减对于植物试验的需要。MESO-BRAIN工程将在本年9月份正式启动，估计研究刻日将跨越3年。该工程卖力人、阿斯顿年夜学Edik Rafailov传授于一份声明中说： 直到近来，咱们但愿可以或许经由过程这个工程实现的工具还属在科幻小说的领域。假如他们真的可以或许经由过程3D纳米打印从年夜脑中提取并复制神经收集的话，那末这一切将再也不是科幻。

据相识，MESO-BRAIN工程的研究事情将由阿斯顿年夜学带领，其他介入的机构还包孕Axol Bioscience公司、汉诺威激光中央、巴塞罗那年夜学、光子科学研究所以及KITE Innovation等。PET是欧盟委员会研究与立异资助框架规划 地平线2020 （Horizon 2020）的一部门，按照这项规划，欧盟将会于7年以内（2014 2020）向科研范畴投入800亿欧元。

电活性聚合物3D打印人造肌肉

忘了钢铁以及铝金属吧！明天的呆板人有可能被压扁、拉长或者还可以掐一掐。这类全新的呆板人装配 部门来自在新型的软呆板人范畴 与传统呆板人比拟有不少的上风。软呆板人可以更易于有限的空间展转腾挪。它们可以更好地与人类举行交互，这使患上他们可以成为老年人的精彩助手。有一天，它们以至可能会致使高科技人造肌肉的呈现 这足以转变全球数以百万计的残疾人士的糊口。

犹他年夜学的玻士研究生James Carrico展示一个小小的3D打印离子聚合物 金属复合软呆板人手。可是，要创立人工肌肉不只要开发一种强盛、有弹性的质料，并且要弄清晰怎样切确地节制以及巧妙地打造它。这就是内华达年夜学拉斯维加斯分校的Kwang Kim以及他遭到美国国度科学基金会（NSF）资助的团队的研究方针。Kwang Kim带领者一个由来自差别机构 4所美国年夜学再加之日本以及韩国的研究机构 的科学家构成的研究团队，该团队的详细方针是将一种新型的聚合物质料转化为人造肌肉。NSF经由过程其下面的国际研究以及教诲互助瓜葛（PIRE）工程对于其提供了资金撑持，PIRE重要于科学以及项目的所有范畴撑持立异的全世界研究互助。

据相识，介入该工程的韩国科研机构为韩国进步前辈科技研究院（KAIST），日本的则是国度进步前辈工业科技研究院，这两家机构都以于呆板人技能范畴过硬的专业常识而著名。（好比KAIST于近来就博得了由美国国防部高级研究工程局主理的呆板人应战赛。不外，软呆板人学的伟大应战之一就是寻觅适合的质料。 它必需要软，但它也要能孕育发生充足的动力来做许多差别的工作。 Kim 说。今朝，他的团队正于使用的是一种叫做离子聚合物-金属复合物的合成质料，这是一种具备电活性的聚合物 这就象征着将电力经由过程该质料时会使它转变外形。

除了此以外，电活性聚合物也能够用在感知运动，这使它们很是合适用在软呆板人。Leang以及他的同事们还设计了一种要领来3D打印这类质料。他于整个研究中卖力的部门是怎样扩展这类3D打印打造体式格局，和找到要领更好地节制聚合物的运动。而他人则致力在更好地舆解 以及革新 高份子质料，使其更具反映性、强度更高以及更经济。需要指出的是，该工程是于去年秋日获得的NSF的资助，仍旧处在初期研究阶段。Kim称软呆板人自己仍旧是一个较新的范畴，他本身从事对于电活性聚合物的研究已经经有靠近20年了。

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4小时前