科学家证明了“印刷”替代组织的可行性

维克福里斯特浸信会医疗中心的再生医学科学家使用一种复杂的定制3D打印机，证明了打印活体组织结构来替换患者受伤或患病的组织是可行的。

报告在自然生物技术科学家们说，他们打印出了人的耳朵、骨骼和肌肉结构。当移植到动物体内时，这些结构成熟为有功能的组织，并发展成血管系统。最重要的是，这些早期的结果表明，这些结构具有适合人类使用的大小、强度和功能。

维克森林再生医学研究所(WFIRM)主任、该研究的资深作者安东尼·阿塔拉(Anthony Atala)医学博士说:“这种新型组织和器官打印机是我们为患者制造替代组织的一个重要进展。”“它可以制造任何形状的稳定的、人体规模的组织。随着进一步的发展，这项技术有可能被用于打印活体组织和器官结构，用于外科植入。”

通过武装部队再生医学研究所的资金，申请联邦政府资助的努力再生医学Atala的团队的目标是在未来将生物打印的肌肉、软骨和骨骼植入患者体内。

组织工程是一门旨在成长的科学替代组织以及实验室里的器官，以帮助解决可用于移植的捐赠组织短缺的问题。3D打印的精度使其成为一种很有前途的方法来复制人体复杂的组织和器官。然而，目前基于喷射、挤压和激光诱导正向转移的打印机不能产生足够大小或强度的结构来植入人体。

整合组织和器官打印系统(ITOP)，由再生医学研究所的科学家花了10年的时间开发，克服了这些挑战。该系统沉积生物可降解的塑料样材料来形成组织的“形状”和包含细胞的水基凝胶。此外，还形成了坚固的临时外部结构。打印过程不会伤害细胞。

一个主要的挑战组织工程确保植入结构长度足以与身体整合。Wake Forest Baptist科学家以两种方式解决了这一点。它们优化了持有细胞的水性“墨水”，使其促进细胞健康和生长，并且它们在整个结构中印刷了微通道的格子。这些通道允许身体的营养和氧气扩散到结构中并保持它们在开发血管系统的同时。

以前的研究已经证明，没有现成血管的组织结构必须小于200微米(0.007英寸)细胞才能存活。在这些研究中，一个婴儿大小的耳结构(1.5英寸)存活下来，并在植入后的1个月和2个月显示出血管形成的迹象。

“我们的结果表明，我们使用的生物墨水组合，结合微通道，提供了正确的环境，以保持细胞存活，支持细胞和组织生长，”Atala说。

ITOP系统的另一个优点是能够利用CT和MRI扫描数据为患者“量身定制”组织。例如，对于一个缺少耳朵的病人，该系统可以打印出匹配的结构。

几个概念验证实验证明了ITOP的能力。为了证明ITOP可以生成复杂的3D结构，我们将打印出来的人类大小的外耳植入小鼠皮肤下。两个月后，植入的耳朵的形状得到了很好的维持软骨组织和血管已经形成。

为了证明ITOP可以产生有组织的软组织结构,印肌肉组织植入大鼠体内。两周后，测试证实肌肉足够强健，能够维持其结构特征，血管化并诱导神经形成。

而且，为了展示人类大小的骨骼结构，使用人类干细胞打印颌骨碎片。这些碎片的大小和形状是人类面部重建所需要的。为了研究生物打印骨在体内的成熟情况，将打印的骨段植入大鼠体内。五个月后，生物打印结构形成了带血管的骨组织。

正在进行的研究将衡量更长期的结果。

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