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【科普】生物医疗3D打印材料大盘点!

2016-08-01 14:29
Hsiao Chen
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   近几年来,3D打印技术不局限于航天航空、汽车等制造业的发展,与仿生技术、组织工程学、生命科技紧密结合,在医疗行业大放光彩!

  康奈尔大学机械工程与计算机科学技术教授胡迪·利普森提出了一个“3D打印生命阶梯”的概念,生动地展现了3D打印技术在医疗领域的发展蓝图。

【科普】生物医疗3D打印材料大盘点!

  “3D打印生命阶梯”的底层为无需留在体内的医疗器械,包括医疗模型、诊疗器械、康复辅具、假肢等;中层是”简单的活性组织如骨骼与软骨”,即个性化永久植入物,使用钛合金、生物陶瓷和高分子聚合物等材料通过3D打印骨骼、软骨、关节、牙齿等产品,通过手术植入人体;再往上是静脉和皮肤;靠近阶梯顶层的是复杂且关键的器官,如心脏、肝脏和大脑。最后,生命阶梯的顶层将是完整的生命单位——也许有一天将会是具备完整功能的人造生命形式。

  2010年6月,由美国Organovo公司研制的、“按需打印”患者所需的人体活器官的机器,被称为生物3D打印机(3D bio-printer;3D biology printer )。该项技术被《时代周刊》评为2010年50项最佳发明之一。

【科普】生物医疗3D打印材料大盘点!

  3D生物打印模式图

  根据“分层制造,逐层叠加”的原理,生物3D打印机根据计算辅助设计的三维模拟“蓝图”,以生物医用高分子材料、无机材料、水凝胶材料和活细胞(及其相关细胞因子)作为“生物墨水”,在生物相容性的支架材料上逐层添加打印材料,直至打印完成。

  随后,自然生成的细胞开始重新组织、融合,形成一个功能协调的有机整体。据最新研究报道,Organovo公司利用生物3D打印技术,成功打印出人体肝脏,并在离体培养条件下存活40天!

【科普】生物医疗3D打印材料大盘点!

  细胞3D打印过程

  一定程度上,可以说生物3D打印技术真正的魅力,并不是技术本身,而在于技术所涉及的方方面面的生物打印材料。3D打印技术采用不同的“油墨”材料可以生产出各种人造器官和组织,能满足临床患者个体要求。金属、树脂、石膏、陶瓷、高分子、生物大分子等均被创造性地应用于3D打印以生产生物制品。

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