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3D打印技術在生物醫(yī)學領域的應用

發(fā)布時間:2017-07-04 08:07:26  瀏覽次數(shù):

文章來源于:www.restorunner.com

 
文章概述:生物3D打印的應用,由于其精度高、便攜,可用于戰(zhàn)場上快速進行戰(zhàn)傷創(chuàng)面的修復。我們用心肌細胞和生物材料模擬打印了動物心臟。發(fā)現(xiàn)打印出的細胞能夠有節(jié)奏地跳動,提示打印出的器官可以具有一定的功能。東莞創(chuàng)域手板—3D打印技術
 
一.什么是生物3D打印生物
3D打印是基于“增材制造”的原理,以特制生物“打印機”為手段,以加工活性材料包括細胞、生長因子、生物材料等為主要內容,以重建人體組織和器官為目標的跨學科跨領域的新型再生醫(yī)學工程技術,它代表了目前3D打印技術的高水平之一。
 
二.生物3D打印的臨床需求和科學意義
在美國,每1.5小時就有1例病人因為等不到合適的器官移植而死亡,每年有超過800萬例組織修復相關的手術。生物3D打印技術的目標就是解決組織、器官短缺的問題。人體是由多種細胞和基質材料按特定方式有機組合而成,具有高度的復雜性。組成人體的細胞有超過250種以上,僅一個腎臟就包含有20多種細胞。軟骨組織是相對較簡單的組織,細胞種類較少且沒有血管、神經(jīng)支配。1994年科學家認為組織工程技術可以解決器官再造的技術,當時選的目標就是制造皮膚或軟骨組織,但是至今沒有真正的成功。而生物3D打印技術可能是解決方法之一。
 
三.生物3D打印的實現(xiàn)
早期我們使用的是噴墨打印技術。噴墨打印機能夠快速地把細小的墨滴精確地打印到相應的位置。噴墨打印機的工作原理是:噴頭里有加熱元件,將墨滴里面的水快速加熱到200℃,使水產生氣化,將前面的墨滴噴出去。我們將細胞混懸液灌入墨盒,成功地實現(xiàn)了細胞打印。為什么200℃的高溫沒有殺死細胞?
 

 
研究發(fā)現(xiàn),噴墨的過程非常迅速,只需要20微秒,熱量還來不及傳遞到墨滴,墨滴就已經(jīng)被噴出去了。通過反復實驗,打印出的細胞可以達到95%以上存活率。細胞和基質材料逐層打印,就可以達到3D打印的目的。噴墨打印機可以打出不同的顏色,因此我們也可以打出不同的細胞。比如打印一個類似血管的結構,可以把內皮細胞打印到管壁內層,平滑肌細胞打印到管壁外層,這樣逐層打印,可以得到一個和正常結構類似的產品。
 
生物3D打印的應用,由于其精度高、便攜,可用于戰(zhàn)場上快速進行戰(zhàn)傷創(chuàng)面的修復。我們用心肌細胞和生物材料模擬打印了動物心臟。發(fā)現(xiàn)打印出的細胞能夠有節(jié)奏地跳動,提示打印出的器官可以具有一定的功能。我們還將羊水中提取的干細胞進行3D打印,并加入骨系分化因子,獲得了活性的骨組織。此羊水干細胞技術被美國時代雜志評為2007年世界十大醫(yī)學突破之一。我們還做了生物打印大血管、微血管的研究。
 
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關鍵詞:3D打印技術
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