2017生物3D打印要聞集錦

回首2017年，生物3D打印產(chǎn)業(yè)在技術(shù)開發(fā)、材料研制、設(shè)備生產(chǎn)等方面均取得長足進(jìn)步，主流業(yè)務(wù)進(jìn)一步多樣化，在以往醫(yī)療模型制作的基礎(chǔ)上，增加了仿生實(shí)驗材料、人體植入物等新內(nèi)容。這些進(jìn)步一方面減少了實(shí)驗動物的使用，幫助相關(guān)科研活動避免了不必要的倫理與道德糾紛，另一方面也為人造活性器官的制作提供了更多技術(shù)支持。讓我們在此重溫去年生物3D打印產(chǎn)業(yè)的熱點(diǎn)要聞，因為它們關(guān)乎未來，關(guān)乎你我他的生命健康。

【材料】向體內(nèi)進(jìn)軍，追求環(huán)保與高效
2017年4月，西班牙研究人員用榨汁剩下的蘋果渣研制出一種生物3D打印材料，可用于再生骨頭與軟骨組織。這種材料的優(yōu)勢在于不僅環(huán)保，而且頗具市場競爭力。蘋果渣中的碳水化合物和抗氧化劑是重要保健品，果膠則具有極高的生物相容性，在處理皮膚傷口和制作抗腫瘤藥物方面大有可為。提取掉抗氧化劑和果膠后剩余的蘋果渣仍可被做成生長不同類型的細(xì)胞所需的支撐結(jié)構(gòu)。

同在4月，瑞士生物醫(yī)藥公司regenHU與英國合成生物材料生產(chǎn)商PeptiGelDesign Technologies共同推出一系列用于生物3D打印的細(xì)胞外基質(zhì)生物墨水，也被稱為合成水凝膠，在組織工程和3D細(xì)胞生物學(xué)方面有重要應(yīng)用。研發(fā)者表示，這些新產(chǎn)品有望填補(bǔ)生物3D打印墨水在體內(nèi)應(yīng)用方面的空白。此外，該墨水還具有可針對特定應(yīng)用進(jìn)行定制的獨(dú)特優(yōu)勢。

10月，美國著名3D打印公司Formlabs發(fā)布了一種面向牙科行業(yè)的新型3D打印材料，據(jù)說是第一款可以長期使用的具有生物相容性的樹脂，能用于3D打印正畸應(yīng)用和設(shè)備。Formlabs稱該材料可實(shí)現(xiàn)最快的打印速度，適用于打印夾板、牙齒固位體等正畸裝置，用戶可在五十分鐘內(nèi)完成單個裝置的制作。

【設(shè)備】3D打印筆不容小覷，“四軸”成為新亮點(diǎn)
5月，澳大利亞墨爾本圣文森特醫(yī)院的研究人員成功完成對其生物3D打印筆的測試。以干細(xì)胞水凝膠墨水為材料，這種生物3D打印筆可幫助醫(yī)生將活細(xì)胞輕松打印到受傷的肌肉、骨骼、肌腱等組織上。此次測試中，這支筆順利修復(fù)了一只羊受傷的膝蓋。下一步，研究人員將致力于用該設(shè)備修復(fù)治療難度更高的軟骨損傷。

8月，來自阿根廷的科研團(tuán)隊開發(fā)出一款含有四個軸的生物3D打印系統(tǒng)，能夠制作復(fù)雜的圓柱形、管狀和螺旋網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。據(jù)研究人員介紹，通過制作這些精密復(fù)雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種四軸增材制造設(shè)備有助于改善細(xì)胞在具有生物相容性的支架上的生長情況。

10月，美國國際干細(xì)胞公司公布了一種生物3D打印新技術(shù)，能夠顯著提高生物3D打印肝組織的質(zhì)量與功能。該技術(shù)的具體實(shí)施工具是一款專用于打印肝祖細(xì)胞的3D生物打印機(jī)，可以將細(xì)胞制成肝樣結(jié)構(gòu)，潛在應(yīng)用包括受損肝臟的植入物、藥物篩選等。這套技術(shù)未來或為國際干細(xì)胞公司開辟價值數(shù)十億的市場。

【技術(shù)】聚焦血管組織開發(fā)，癌癥研究亦受重視
3月，美國加州大學(xué)圣地亞哥分校用3D生物打印設(shè)備制作出功能性血管網(wǎng)絡(luò)，并在老鼠身上試驗成功。據(jù)開發(fā)者介紹，這項研究將加速人工器官和再生療法的誕生。目前，這種3D打印血管網(wǎng)絡(luò)可與機(jī)體自身的網(wǎng)絡(luò)結(jié)合在一起運(yùn)輸血液，因而可在幾秒鐘之內(nèi)制造出模擬生物組織的3D打印微結(jié)構(gòu)。此外，該網(wǎng)絡(luò)還被用于創(chuàng)建肝組織和可在血液中輸送藥物的3D打印微型魚。

4月，美國明尼蘇達(dá)大學(xué)研制出一種生物3D打印補(bǔ)丁，有助于愈合因心臟病而遭到損傷的心臟組織。研究人員的具體操作是，借助3D打印將人類心臟干細(xì)胞整合到一個基質(zhì)上，從而創(chuàng)造出可同步生長并跳動的心臟組織補(bǔ)丁。目前，該補(bǔ)丁已在一只心臟病發(fā)作的老鼠身上植入成功。

6月，美國國家航空航天局開展了一個名為“磁性3D細(xì)胞培養(yǎng)”的研究項目。該項目使用生物3D打印技術(shù)在國際空間站里培養(yǎng)結(jié)構(gòu)更加真實(shí)的癌細(xì)胞，助力癌癥療法研究。利用太空中的微重力環(huán)境，癌細(xì)胞有望被培養(yǎng)成更接近人體內(nèi)癌細(xì)胞的復(fù)雜近球形結(jié)構(gòu)，而非地球?qū)嶒炇抑械膶訝罱Y(jié)構(gòu)。

7月，美國萊斯大學(xué)和貝勒醫(yī)學(xué)院展開合作，結(jié)合人類內(nèi)皮細(xì)胞和間充質(zhì)干細(xì)胞來制作3D打印功能性毛細(xì)血管，成品可在一個系統(tǒng)中輸送血液，此成果大力推動了血管化組織制造的研究進(jìn)程。尤為引人矚目的是，該團(tuán)隊已經(jīng)可以用從任意患者身上采集的細(xì)胞來制作毛細(xì)血管，這或許有助于降低人體對植入物產(chǎn)生排異反應(yīng)的風(fēng)險。

8月，智利、意大利、沙特阿拉伯、韓國與美國的研究人員聯(lián)手研發(fā)出一個生物3D打印血管化肝組織，其材料是一種特殊的“犧牲性”生物墨水。這種肝組織的主要用途是藥物毒性測試。研發(fā)者表示，該技術(shù)也可于打印其他類型的細(xì)胞，為個性化藥物篩選帶來新希望。隨著研究的進(jìn)一步深入，更復(fù)雜的藥物測試系統(tǒng)有望被開發(fā)出來。

同在8月，新西蘭奧塔哥大學(xué)和癌癥研究小組Mackenzie開發(fā)出一種乳腺癌癌細(xì)胞3D打印結(jié)構(gòu)，有助于研究乳腺癌新療法。3D打印出來的癌細(xì)胞結(jié)構(gòu)較之于一般實(shí)驗室培養(yǎng)板上培育的2D結(jié)構(gòu)更為真實(shí)，對化療藥物的反應(yīng)也大不相同，這有利于研制出更具有針對性的新型藥物。

【特別關(guān)注】英國首現(xiàn)“生物醫(yī)學(xué)3D技師”一職
7月，英國莫里斯頓醫(yī)院出現(xiàn)了“生物醫(yī)學(xué)3D技師”一職，主要工作內(nèi)容是設(shè)計和制作3D打印手術(shù)模型、植入物以及導(dǎo)板。此舉在英國是開創(chuàng)性的。在莫里斯頓醫(yī)院擔(dān)任該職位的是英國諾丁漢特倫特大學(xué)一名面部法醫(yī)藝術(shù)系的碩士畢業(yè)生，精通數(shù)字3D設(shè)計技術(shù)的她成為了英國首位生物醫(yī)學(xué)3D技師。

超越了醫(yī)療模型制作的基礎(chǔ)層面后，生物3D打印技術(shù)在2017年迅速走向?qū)嶋H應(yīng)用，可用于人體植入物的打印材料不斷涌現(xiàn)，可生產(chǎn)活性植入物的打印設(shè)備成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。而技術(shù)突破之所以頻頻發(fā)生在人造血管領(lǐng)域，很大一部分原因也是在于血管組織對保持植入物的長久活性具有重要意義。英國開設(shè)的“生物醫(yī)學(xué)3D技師”一職，已經(jīng)揭示出生物3D打印技術(shù)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化后的藍(lán)圖一角。

來源： 智能制造網(wǎng)