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肾脏是如何打印的?15年后或可靠打印实现移植

15年后或可靠打印实现移植

2013-08-15 10:52:23

来源:广州日报

    参与“Regenovo”鉴定的浙江大学医学部基础医学系教授李继承认为,未来器官打印或者可以缓解肾脏、肝脏移植问题。但离开人体环境,如何让不同于干细胞的神经细胞生存,如何在打印肝脏的同时解决肝脏内部循环的问题,还需要多学科参与研究。

    今年下半年,从立项到完成仅1年,研发投入人民币100万元的“Regenovo”生物3D打印机将开始为大学实验室、研究型医院、生物医药公司等提供技术服务。

    肾脏打印全过程

    在实验室里,一张普通桌子上,摆放着纯黑色的生物3D打印机主机。生物打印主机长、宽、高分别是64厘米、50厘米、70厘米。跟此前的制造型3D打印机不同,生物3D打印机还有一个黑色“上行机”,两者加起来的体重是50公斤。此外,生物3D打印机主机的喷口仅有80微米,以此保持精准度。

    通过扫描在电脑中形成以三维设计模型为基础的成像“图纸”,然后3D打印机再通过分层离散和数控成型的方法用活细胞与水凝胶来搭建器官。搭建完毕后,打印出来后的细胞支架还要进行进一步的细胞培养,诱导形成具有功能的组织和器官,最后,完成历史使命的水凝胶也会降解。

    在打印过程中,本报记者看到,从细小的喷头里会挤出肉眼仔细观察才能看到的含有活性细胞的水凝胶。就像挤奶油拉花一样,纤细的水凝胶从喷头喷出,在机器作用下,一层又一层地有序排列。刚出来的水凝胶是半透明的,随着一层层叠加,最后逐渐显现出象牙色的器官组织形状。打印完后,记者用手轻触迷你的肾组织,感觉很有弹性。

    按照目前技术,打印的活体组织与血管不能同时形成。与大多数人想象的活体器官不一样,打印器官没有血色,也没有血管和神经。

    对话徐铭恩

    “通过努力,在我们这代人中实现延年益寿”

    广州日报:生物3D打印中的活细胞和水凝胶造价贵吗?

    徐铭恩:活细胞是从人体血液或骨髓中提取的干细胞。水凝胶成本不算贵,50毫升几十元。

    广州日报:目前,活细胞打印技术还有哪些难题?

    徐铭恩:首先是细胞精度。目前,我们打印的精度比正常组织结构要大5倍。打个比方,细胞是小朋友。虽然功能都一样,但我们制造的小朋友比体内的小朋友要大5倍,要移植到体内,还需要有精度。其次就是如何让这些小朋友手拉手,分好区,有序地站在一起。

    广州日报:如果生物打印跟细胞精度有关,未来是否可以像科幻片一样,打印出超出人类精度的组织,甚至是超人?

    徐铭恩:我认为不太可能。因为细胞是从人体内提取的。

    广州日报:对癌症的攻克,主要是人类对细胞结构认识还不完全清楚。生物3D打印如何让细胞有序排列?

    徐铭恩:这是个好问题。目前,生物3D打印的细胞种类还有限。而且打印的细胞组织是检测相对应的功能。比如,肝脏功能是排毒,打印的肝单元是否有效就是要产生这个功能。而不是打印出和人类完全相同的肝脏。

    广州日报:全世界生物3D打印器官研究,都是从肝脏、肾脏乃至心脏入手,这是为什么?

    徐铭恩:首先是实际需要,等待肝脏、肾脏移植的人特别多,而器官紧缺是一个现实问题。其次,相对心脏、肾脏,肝脏的一些功能实现比较简单。比如,肾脏涉及到尿液隔膜,这就好比让小朋友不仅要排队,有些还需要面对面排队,有些要背对背,排序特别难。心脏则更为复杂。而肝脏细胞的排列较为简单。

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