跳转到内容

3D生物列印

维基百科,自由的百科全书
3D生物列印机

3D 生物列印是借由3D生物列印机,制造出细胞支架,再将细胞种入支架中,使细胞得以生长的技术。[1][2]:13D 生物列印运用层积制造法,利用生物墨水,制造出仿效活组织的细胞支架,在医疗以及组织工程领域有极大应用。[3] 生物列印使用了许多不同的材料。目前生物列印可以用于列印用于药物试验的组织和器官[4][5][6] 此外,3D 生物列印也能制作细胞支架。[7] 这些支架可以应用在关节软骨或韧带再生技术。 第一个与生物列印相关的专利,是2003年于美国提出申请,并在2006年5月30日获得核准。[2]:1[8]

过程

3D 生物列印一般有以下三步骤:生物列印前、生物列印中、生物列印后。[9][10]

生物列印前

生物列印前,需要先计画细胞支架的结构并选择列印中会使用到的材质。

开始列印前,要先取得患者器官的组织检体和医学影像。 使用电脑断层核磁共振取得患者的医学影像,是最常见的方法。取得影像后,利用软体将平面的医学影像重建出立体结构,并分离出预计要培养的细胞并加以增量后,便完成列印前的准备。[9]这些细胞将和液态的特殊生物材质,在细胞混合器中混合。这种特殊生物材质能提供,细胞生存所需的氧气与其他营养物质。在某些特殊情况,细胞甚至会被放入直径500微米的小球中,被保护起来。混入液体凝胶中的细胞并不需要细胞支架即可生存。这些细胞和营养基质的混合物将被放入管状的容器中,在列印的过程被挤压出来,以形成组织的形状。

生物列印中

生物列印第二步骤,将应用到生物墨水。生物墨水指的就是细胞与维生物质混合的液体基质,在第二步骤中,生物墨水将被放在生物列印机的墨水匣中,依照患者的医学影像资料,依序列印。[11] 生物列印所制造出来的初始组织物,将被送入细胞培养器中,慢慢地将充满细胞的初始组织培育成真正的组织。[12]

生物列印常常会需要将细胞平均散布到生物相容的支架上,这些生物相容的支架由积层制造法制造而成,最终形成了立体的组织似的架构。[13] 生物列印所制造的人工肝脏与人工肾脏,目前仍旧缺乏像是血管或是肾小管等的功能性单位,而且非常难以培育成多细胞的完整器官。[13]

参考文献

  1. ^ Chua, C.K.; Yeong, W.Y. Bioprinting: Principles and Applications. Singapore: World Scientific Publishing Co. 2015: 296 [17 February 2016]. ISBN 9789814612104. 
  2. ^ 2.0 2.1 Doyle, Ken. Bioprinting: From patches to parts. Gen. Eng. Biotechnol. News. 15 May 2014, 34 (10): 1, 34–5. doi:10.1089/gen.34.10.02. 
  3. ^ Advancing Tissue Engineering: The State of 3D Bioprinting. [2016-04-09]. (原始内容存档于2020-11-06) (美国英语). 
  4. ^ ExplainingTheFuture.com : Bioprinting. [2016-04-09]. (原始内容存档于2019-06-12). 
  5. ^ Researchers Can Now 3D Print A Human Heart Using Biological Material. [2017-10-18]. (原始内容存档于2020-11-04). 
  6. ^ Trabeculated embryonic 3D printed heart as proof-of-concept. [2017-10-18]. (原始内容存档于2020-12-09). 
  7. ^ Thomas, Daniel. Could 3D bioprinted tissues offer future hope for microtia treatment?. 24 February 2017 [24 February 2017]. 
  8. ^ 美国专利7051654 (PDF 版本)(于2006年05月30日注册)Boland, Thomas; Wilson, Jr., William Crisp; Xu, Tao——Ink-jet printing of viable cells。 
  9. ^ 9.0 9.1 Shafiee, Ashkan; Atala, Anthony. Printing Technologies for Medical Applications. Trends in Molecular Medicine. 2016-03-01, 22 (3): 254–265. doi:10.1016/j.molmed.2016.01.003. 
  10. ^ Ozbolat, Ibrahim T. Bioprinting scale-up tissue and organ constructs for transplantation. Trends in Biotechnology. 2015-07-01, 33 (7): 395–400. doi:10.1016/j.tibtech.2015.04.005. 
  11. ^ Cooper-White, M. How 3D Printing Could End The Deadly Shortage Of Donor Organs. Huffpost Science. TheHuffingtonPost.com, Inc. 1 March 2015 [17 February 2016]. (原始内容存档于2017-08-19). 
  12. ^ Thomas, Daniel J. Could 3D bioprinted tissues offer future hope for microtia treatment?. International Journal of Surgery. 2016-01-01, 32: 43–44 [2017-10-18]. doi:10.1016/j.ijsu.2016.06.036. (原始内容存档于2020-07-05) (英国英语). 
  13. ^ 13.0 13.1 Harmon, K. A sweet solution for replacing organs (PDF). Scientific American. 2013, 308 (4): 54–55 [17 February 2016]. doi:10.1038/scientificamerican0413-54. (原始内容 (PDF)存档于2016年2月17日).