隨著科技的不斷發展,3D打印產品不斷問世,從3D打印到3D器官打印,再到3D器官太空打印,從地球走向太空,3D打印也將開啟“太空制造”新時代,也同步進行著新一輪的醫療革新。

“再生醫學”備受關注,3D打印極具優勢


事實上,早在1987年,“再生醫學”概念就被提出,且受到全球重視,截至2019年上半年,全球注冊再生醫學的公司就達933家。再生醫學技術與相關行業的蓬勃發展源于背后龐大的需求。


而3D打印技術為包含有多種細胞、生長因子和生物材料的復雜結構組織和器官的制備提供了可能,能夠解決傳統制造技術的弊端,極大地推動再生醫學的發展。同時,3D打印技術具備可重復性和效率高等優勢,有著非常大的潛力。

2019年4月,特拉維夫大學的研究員使用患者自己的細胞和生物材料成功“打印”了世界上第一顆2.5厘米的3D血管化心臟。這是全球第一個完整的3D打印心臟,一度引發醫學界乃至全球的轟動,這也使生物科學向功能性人體器官打印邁出關鍵一步。


宇宙首次!俄宇航員在太空中成功3D打印人體組織


太空是一個引發人類好奇心的地方。然而,惡劣的環境也會讓我們對那里望而卻步。在那里的微重力環境下,人體組織會遭遇各種不測。例如肌肉萎縮,骨丟失等等……


近日,國際空間站上的一名俄羅斯宇航員,嘗試在太空微重力環境下進行了人體組織的3D打印,并制造出了人類的軟骨。

事實上,傳統的人體組織工程再生方法,涉及將細胞播種到具有生物相容性的“支架”上。一旦細胞組織完成了3D器官的自組裝,支架材料就可被生物降解掉。然而,在地球上進行3D器官打印是一回事,但對于宇宙中的國際空間站來說,可幾乎沒有重力讓支架將軟骨細胞聚集在一起。


為了克服這一障礙,Oleg Kononenko 在定制裝配機內部使用了由莫斯科公司3D Bioprinting Solutions開發的“無支架” 生物組織工程方法,該方法利用磁場代替重力,引導細胞去到該去的地方,從而將它們組裝成更復雜的組織結構。這對宇航員能夠更久地呆在太空,或者對想實現太空旅行夢的人來說,都有著積極的意義。

斯坦福大學醫學院的Utkan Demirci是該磁懸浮生物組裝方法的幕后推手,旨在于微重力下構建組織。這項技術使用了兩個彼此靠近的相對磁體,以產生一種將細胞相互推向彼此的力。“電磁波或磁場受到控制,因此我們可以將細胞移動到想要它們進入的地方,以便將它們組裝成更復雜的組織結構。”Demirci說。


此外,這在地球上可能還會有更多實踐。Demirci認為,在太空進行的這類研究可能會引來癌癥生物學及交叉感染(如HIV或COVID-19)的有趣發現。

但該項研究也面臨著一個挑戰:細胞需要被懸浮在含有釓(Gd)離子的順磁性介質中,其所需的離子濃度可能對細胞是具有毒性,還可能產生壓力不均衡等問題。而解決這些問題的潛在方法之一,就是借助微重力環境下的懸浮組裝,于是我們最終見到了俄羅斯宇航員在國際空間站上開展的這項最新實驗。


這項實驗的成功促進了太空再生醫學的發展,如果進一步深入,未來或許可能幫助機組人員更換人體部位。那么,需要長距離太空旅行的宇航員們就可以利用這個技術“自力更生”了!








2020年08月04日

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