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                                                            少兒編程 > 文章資訊 > 3D打印 > 美科學家借助MakerBot3D打印機培養人工氣管

                                                            美科學家借助MakerBot3D打印機培養人工氣管

                                                            童程童美 2016-10-21

                                                            美國北岸-LIJ 醫療集團(North Shore-LIJ Health System)下屬Feinstein醫學研究所的研究人員,通過MakerBot 桌面3D打印機以及該公司生產的PLA線材打印出了一個定制的氣管支架,該支架能夠與活細胞結合生成活的人體氣管。

                                                            摘要

                                                            美國北岸-LIJ 醫療集團(North Shore-LIJ Health System)下屬Feinstein醫學研究所的研究人員,通過MakerBot 桌面3D打印機以及該公司生產的PLA線材打印出了一個定制的氣管支架,該支架能夠與活細胞結合生成活的人體氣管。

                                                            人類的氣管是容易因為腫瘤、氣管插管等因素收到傷害,或者可能出現氣管變窄等缺陷,這些缺陷往往難以修復,而目前醫學界常用的重建受損器官的兩種方法都有其局限性。Feinstein研究所的研究人員與臨床醫生合作,使用3D打印技術和組織工程技術研發人工氣管。研究人員將軟骨細胞與營養成分混合在一起培養,然后與膠原蛋白結合,使其形成軟骨。但是要將其塑造成鼻骨或氣管的形狀還需要在3D打印機的幫助下,打出可以支架。然后將軟骨細胞和膠原蛋白的混合物覆蓋到支架上,使其長成軟骨。

                                                            美科學家借助MakerBot3D打印機培養人工氣管

                                                            “制作一個氣管是未知的領域?!痹擁椖康呢撠熑薌oldstein博士指出:“它必須具有足夠的剛性,以承受咳嗽、打噴嚏等壓力變化,還要有足夠的柔性,讓脖子自由移動。通過3D打印機,我們能夠很快打印出支架并交給外科醫生檢驗,然后實時修改設計方案?!?

                                                            研究團隊改裝了一臺MakerBot Replicator 2X 3D打印機,讓其中的一個擠出機擠出PLA線材,而另外一個則擠出生物材料?!?D打印技術使我們能在幾個小時內完成原型、檢驗、觸摸、感受和重新設計的能力?!盋ohen兒童醫學中心耳鼻喉科負責人Lee Smith博士說到。

                                                            Feinstein研究所之前考察了一些可以直接擠出活細胞的3D打印機,但由于功能比較少且價格昂貴。所以他們決定采用更實惠、方便的MakerBot 3D打印機。

                                                            Goldstein博士起初認為,他需要某種無菌、而且能夠在體內溶解的特制PLA材料。由于時間緊迫,他決定先試試普通的MakerBot PLA線材,它能夠用于各種外科植入設備。通過測試,Goldstein博士發現,PLA打印時擠出機熱端產生的高溫可以起到消毒的效果,這樣普通的MakerBot PLA線材也可以使用。

                                                            美科學家借助MakerBot3D打印機培養人工氣管

                                                            而需要保持室溫的生物墨水,則使用另外一個擠出機,在打印過程中被注入PLA支架的縫隙中,然后在MakerBot的熱床上固化成凝膠。一個兩英寸長的氣管段只需不到兩個小時就可以打印完畢。一旦生物油墨粘附到支架上,就會被送入一個生物反應器,這樣做有利于保持細胞生長所需的溫度。

                                                            目前,這項研究成果已在胸外科學會第51屆年會上發表,展示了如何在孵化器內用四個星期制作出一個3D打印的氣管或氣管段。 據Goldstein博士總結說:“細胞可以在3D打印過程中存活,并能夠繼續分裂,并產生最終形成軟骨的細胞外基質?!?

                                                            該研究工作目前仍然屬于“概念驗證”的性質,研究團隊在確定將其用于氣管修復之前還有很多工作要做。Smith博士預計,未來五年內他們能夠做到收集病人的細胞,并讓它在支架上生長,以修復氣管。

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