紐西蘭科學家在生物3D列印骨骼方面獲新突破

近日，愛爾蘭的科學家們開發出了一種新技術，該技術可以3D列印出複雜的大型軟骨植入物，這種植入物可以形成支架供骨骼再生。這支來自都柏林先進材料與生物工程研究（AMBER）中心的團隊希望能夠將該技術用於下一代的髖關節和膝關節植入物。

科學家們這位，這項研究會對那些患有嚴重的脊髓、頜骨或顱骨問題的病人產生深遠的影響，它的應用也將非常廣泛，從普通損傷到癌症、甚至包括先天缺陷等。

從根本上說，這項新技術基本上先用生物材料和幹細胞3D列印出植入物的模板，然後這些植入物會在皮下發展成血管化的骨組織。「對於組織和器官工程而言，這是一個全新的方法，我們非常激動。」該研究的負責人Daniel Kelly說，AMBER中心隸屬於都柏林三一學院（Trinity College）。該項研究成果被發表在了《Advanced Healthcare Materials》雜誌上，論文題目是《用於整個骨器官工程的可發展3D列印模板（3D Printing of Developmentally Inspired Templates for Whole Bone Organ Engineering）》

據悉，全球每年有超過220萬人需要某種形式的骨移植。而現在，骨移植的最好辦法有兩種，要麼是自體移植，即從患者身體的其它部分截取骨骼進行植入；要麼採用同種異體移植，也就是使用其他人捐獻的骨骼。這兩種辦法都有自身的缺陷。

其他方法還包括金屬植入物，比如最近3D列印量身定製的鈦金屬植入物正在變得越來越流行。很多外科醫生已經將鈦金屬用於相當大的植入物，包括換掉整個下巴等。其它還有一些在嘗試使用軟骨或者生物玻璃作為支架來刺激骨骼的再生。

但是在紐西蘭的這項新研究遠遠超過了鈦金屬植入物的做法，它實際是使用我們自己的組織來修復骨骼。這將是一個質的飛躍。

AMBER研究人員使用的方法包括用3D生物列印技術製造出軟骨模板，後者已經被證明可能夠輔助完成骨器官的生長。AMBER團隊採用3D生物列印技術沉積不同的生物材料和成人幹細胞以製造出可匹配脊柱內段形狀的軟骨模板，隨後將模板植入皮膚下，在那裡這些模板隨著時間的推移發展成一個帶有自身血管的全功能骨器官，這個過程跟人體自身骨骼的發育過程是一樣的。

「儘管這項技術已經被用於開發相對簡單的組織，比如皮膚、血管和軟骨等，但是要開發出更加複雜的帶有血管的實體器官，比如骨骼等，仍然遠遠超出了現有生物技術的能力。」他說。

「而我們的研究則為未來患有複雜的骨外傷和由於腫瘤切除導致大面積骨缺損的患者提供了真正的希望。此外，這種生物方法也可以用於開發下一代的生物植入物，以用於膝關節和髖關節置換。」

「我們研究的下一階段目標是治療大段骨缺損，然後將該技術融入一個新的方案以生物列印新膝蓋。」

如果AMBER找到了一種可行的生物列印解決方案，也只是該研究中心一直在研究的諸多足以改變遊戲規則的發現之一，比如上個月他們就披露了一種關於納米線的研究，這種材料可以用於3D列印來創造出新型的鍺錫合金，能使下一代智能手機效率提升125倍。

除此之外，AMBER還在藉助納米技術和3D列印研究可以在幾分鐘內充電完成的更小、更高效的電池。Valeria Nicolosi教授領導該項目，並於最近獲得了歐洲研究委員會（ERC）250萬歐元的研究資助。AMBER正在迅速成為全球3D列印領域最引人注目的科研機構之一。

（編譯自3Ders.org）

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