科學家首次利用3D生物列印技術複製出人類軟骨

艾琳林德斯特倫克賴森

來自Salgrenska學院的研究小組試圖用3D生物列印技術來複制幹細胞，以產生軟骨組織。那些被複制的細胞還能存活可以說是獲得巨大的成功。此外，在複製過程中，研究小組還可以影響細胞的增殖和分化，形成軟骨細胞結構。

該項重大的成就已經在《自然》雜誌的科學報告上發布。該項目還包括一個來自Chalmers科技大學研究小組的團隊，該小組專門研究3D生物列印技術。來自Kungsbacka的整形外科團隊一直在與他們合作。

該小組的軟骨細胞來自於膝關節手術的患者，然後這些細胞進入實驗室進行手術，復活並將它們轉移到一個「超多能分化性 (pluripotent)」幹細胞，一種可以轉換成各種形態的細胞。再來，就是不斷的延展和壓縮這些幹細胞，直到它們變成納米纖維素，才用3D生物技術印出結構。

使這些幹細胞認為它們並不是單一的。

這項於Scientific Reports的發表是經過三年努力的成就。

斯蒂娜·西蒙松(生物細胞，學院的助理教授，也是該團隊的領導者)說:「自然生產，幹細胞分化成軟骨的過程非常簡單，但如果在試管中將變得更加複雜。我們是第一個不通過任何活體動物實驗成功的團隊。

整個團隊的成就和找到讓細胞能在生物列印後還能生存、繁殖和分化的方法非常有關係。還有，讓細胞分化成軟骨的實驗計劃也容小覷。

她解釋說:「我們會發現很多方法和生長因子。每個幹細胞都進入納米纖維素，因此幹細胞可以在複製過程中存活下來。我們還捕獲了來自其他細胞的幹細胞，用於傳遞消息(條件培養基)。我們認為，普通人的認知是，他們並不孤單，只是試圖製造細胞，這樣細胞就會在我們的繁殖之前。」

團隊研究的一個關鍵發現是，必須使用大量的活幹細胞來形成組織。

3D生物列印幹細胞的軟骨與人類軟骨非常相似。一位高級外科醫生檢查了這些發現，發現人造軟骨和活檢沒有多大區別。和正常的軟骨一樣，實驗室培養也含有ii型膠原，在顯微鏡觀察下的軟骨，也發現它是非常完美的，和人類的軟骨非常相似。

整形手術的潛力

這項研究標誌著一種全新的生軟骨的生產向前邁進了一大步。很快，病人的幹細胞就可以被影印，軟骨也可以被製造出來。這種影印組織可用於修復受損的軟骨或治療骨關節炎或任何退化或受損的疾病。骨關節炎是一種非常常見的疾病，在瑞典，45歲時，四分之一的人患有關節炎。

理論上，這項研究可能會導致大量的軟骨產生，但必須先解決一項爭議，然後才能進行。

Stina Simonsson解釋說:「並非所有的纖維都適合人體使用。當我們討論3d列印技術來產生合并軟骨手術病人的可能性時，我們必須找到其他可以切割和方便的身體吸收材料。最後，只有內源性軟骨可以選擇，畢竟作為醫療器械的原材料，安全是最重要的。

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