3D打印走向成熟,肝臟移植新突破

3D打印 技術 乙型肝炎 肝硬化 肝癌 肝病大講堂 2019-05-27

您將瞭解以下內容:

  1. 3D技術打印肝臟
  2. 該技術踐行的醫學意義

3D打印現在已經不是一個新鮮詞了,在醫學領域也得到了廣泛應用,英格蘭一位女童裝上了3D手掌,一位農民工則裝上了一塊頭蓋骨,甚至澳大利亞公司CSIRO可以為病人量身定做鈦制的胸骨和肋骨,從而為其打造一個3D胸腔。

但是,3D打印內臟器官仍是一個很困難的事情,這其中一大難題便是打印器官的動能性問題。目前來說,雖然通過細胞的疊加已經可造出了短暫存活的肝臟,但能夠造出並不代表著其就擁有了肝臟運轉的功能。如何製造運輸氧氣和營養的血管仍然是一個問題。這個問題不解決,細胞就無法長期存活

3D打印技術的積極摸索

前段時間,《科學》雜誌刊登了一篇具有里程碑意義的重磅論文。由美國萊斯大學與華盛頓大學主導的一項研究克服了“3D打印器官”的一大障礙,有望為器官移植格局帶來革命性的變化。

3D打印走向成熟,肝臟移植新突破

圖中展示的是一個由水凝膠3D打印而成,模擬肺功能的氣囊。它能夠像肺部一樣,朝周圍的血管輸送氧氣。這一看似簡單的功能,卻曾是“3D打印器官”難以逾越的天塹。本研究的作者之一Jordan Miller教授說“在製造具有功能的組織替代品時,我們面臨的一大攔路虎就是無法打印那些為組織輸送營養的血管,此外,人體內的器官還有獨立的管道系統,比如肺部同時擁有氣道和血管,肝臟則同時擁有膽管和血管。這些互相交織的管道網絡在生理和生化上相互聯繫,其結構與其組織功能息息相關。”如何在3D打印器官的過程中兼顧多種不同的管道系統,便成為了科學家們的研究重點。

為了解決這一問題,這支團隊使用了一種全新的3D打印技術。首先,按照電腦設計,他們會將一個三維的複雜結構分解為多層二維打印的藍圖;其次,他們使用一種液體的水凝膠溶液按藍圖進行打印,並通過特殊的藍光將其逐層固化。這樣一層一層堆積起來,就有了一個三維的凝膠結構。

研究人員們稱,這些打印出的結構性質柔軟,生物可兼容,且內部有著精細的結構(分辨率達10-50微米)。更關鍵的是,在短短几分鐘內,我們就可以完成打印。而這一系統也在多種模型中得到了驗證,“血管結構”沒有因為血液系統流動而破裂,還能承受對吸氣和呼氣的模擬,能順利將養分輸送至細胞。

3D打印有望打開器官移植新途徑

雖然這項研究是針對肺臟的,但肝臟和肺臟是有很多相似之處的:代償能力強;對供血需求高;結構複雜;擁有2套管道系統。

3D打印走向成熟,肝臟移植新突破

因此,這項研究的成功,也對“3D打印肝臟”有很大的意義。這項技術成熟之後,將能造福諸多因肝硬化或肝癌而不得不進行肝移植的患者。目前,需要肝移植的患者經常面臨供體不足的問題,即找不到合適的新肝臟,或需要排隊等待一段時間才能獲得匹配的肝臟。但是一旦肝臟能夠通過3D打印大量“製造”,將有效解決這一問題。希望各位乙肝或者其他肝病的患者,在不久的將來都能擁有一個健康的肝臟!

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