ramy  2019-07-24 23:58:14  未来医疗 |   查看评论   

「这个成果显示,3D生物打印技术所制出的生物结构皮肤,很适合作为治疗或工业用途之用,并且可自动化生产。」马德里大学(Universidad Complutense de Madrid,简称UCM)的科学家发布其皮肤打印机时这么说。

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▲由3D打印机制造出的人类皮肤是否还有一般人肌肤的纹理呢?

 

这对于烧烫伤患者与罹患严重皮肤疾病的人来说,不啻为一大福音。除此之外,化学与化妆品集团也斥重金投资生物打印,因为人造皮肤可用于产品测试。

 

例如莱雅(L'Oreal),它已可自行在实验室制造合成皮肤,不过还未达到完全仿真的程度。因此,该集团便于2015年与Organovo结盟。另外,它还与法国新创公司Poitis合作研发人工发根?这可比印制合成皮肤复杂得多,因为毛囊是由至少十五种细胞类型组成。

 

还有宝硷(Procter & Gamble),无数清洁用品的生产厂商,旗下产品包括Ariel 洗衣粉与Meister Proper清洁剂等等,以及德国化学公司巴斯夫(BASF)集团,也纷纷投资3D打印皮肤,用来测试产品的副作用。

 

许多新创公司正在进行的下一步,则是在所需的身体部位直接印制合成皮肤,进而取代原本繁复麻烦的移植手术。美国新创公司RenovaCare进行中的实验,是一种伤口治疗喷枪,皮肤干细胞可经由这种喷枪直接喷在烧烫伤口上。

 

目前市场上约有100种以上的医疗用3D打印机,并陆续有新的生物打印应用项目推出。几乎所有大型制药公司与医疗设备厂商,都有自家的合成生物学计划。

 

瑞士罗氏大药厂与两家生技公司合作研发人工胰脏;西门子(Siemens)则致力于研究「在生物反应器中制造器官的作业系统」,不仅提供各种不同的新式实验技术,也与符兹堡大学(Universit?t Wu?rzburg)的组织工程与再生医学系合作。

 

合作案中的研究人员已合成出一小段人类气管,并成功移植至重症病人体内。此外,他们也在研发人造皮肤的自动化生产线。

 

有监于生物打印领域眼前所创出的荣景,美国官方机构于2017年末首度发布一份指南,用以规范这些新技术的发展,并促进这些技术的进步。

 

「 3D 打印医疗设备、药物与人造生理组织,这些在不久前还属于未来想像的技术,感觉那么遥不可及的东西,如今已迅速成为可满足多方需求的事实。」前食品与药物管理局局长史考特.高特里布如此说。生物打印产品的研发与许可,想必将因而更加快脚步。欧洲相关机构也有类似的计划。

 

从合成肝脏开始,终结器官捐赠的漫长等待

 

不过,生理组织与皮肤只是第一步。最终目标,其实是为了在实验室再造人类身体的重要部位:我们的器官。全球每年约有十三万个器官移植病例。这数量不算多,但并不是饱受心脏、肾脏、肝脏或其他器官衰竭而有生命危险的患者不多,而是因为缺乏足够又适合的捐赠器官可移植。

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▲世界各地的人体器官交易黑市一直是人道团体所关注、抨击的,等到人造器官普及后,这个问题能终结吗?目前技术上还有很长的一段路要走。

 

等待器官捐赠的名单是很绵长的,许多人等不到适合的器官就已先离世。德国2016年接受心脏移植的病患,还不及名单人数的一半;在英国,等待一颗可移植的肾脏需时3年半;而美国的情形则是,据专家估计,若有足够的器官与生理组织可供移植,每年将有上千上万人可免于死亡。

 

由此看来,人工器官的优点已不言而喻:有了人工器官,无人再须寄望善心人士捐赠器官,或等待某个捐赠者死亡以得到适合的器官。

 

有些专家很确信:几年之内,或至少在2020年代中,第一个可供移植的人体部位3D生物打印技术便可臻成熟。因为其相关技术,其实跟打印生理组织所用的技术没什么两样:在实验室制作准备器官所需的特定细胞,以凝胶或高分子聚合物传送,再根据电脑钜细靡遗的编程内容,印制出一个三度空间的结构体。然后,细胞就会在此成长为一个有生命的器官。

 

依目前Organovo实验室确实可运作的肝脏组织看来,首先可行的必然是合成肝脏。不过在人工肾脏方面的研究也大有斩获。20年来,许多医师尝试以人工方式重建肾脏功能的运作,为的就是让数百万人免除洗肾透析治疗的痛苦,因为那是一个既耗时又累人的疗程,而且效果还远不如人类自己的肾脏。

 

哈佛研究人员日前以改良过的生物打印方法,成功生仿出肾脏繁复构造中的基本功能单位:即所谓的肾元(nephron),在肾脏中负责过滤血液。若能仿造出这个功能,理论上就有办法再造出整个肾脏。

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▲世上首颗3D打印心脏具备人类真实心脏的功能,它还能跳动呢!

 

但反之,在实验室中制造出人工心脏就困难多了,因为这个器官的内部结构复杂得不得了。

 

不过材料科学方面的进步又为人类带来了希望:苏黎世联邦理工学院的研究人员研发出一种矽胶做的心脏,外观上与人类心脏非常接近,跳动起来也宛如人类心脏?至少可持续一小阵子。其心室收缩则交由外部连接的唧筒负责,用以取代心肌的功能。

 

不过跳动约3,000下后,矽胶就会开始欲振乏力:这种心脏还没有办法运作超过45分钟,研究人员在科学期刊《人工器官》(Artificial Organs)上如此报导。是的,连器官工程领域的专业刊物都有了。

 

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