医学革命 —— 3D打印器官的潜力

医生革命3D打印器官的潜力

- Revolutionizing Medicine -

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打印器官何时上市？

如视频所提及，当谈到3D打印器官时，我们人类还没有到可以将3D打印的心脏植入身体的阶段。在本文中，我们将深入探讨这个主题，并对以下的内容提出看法。

生物打印的主要目标是通过开发打印活体器官和其他身体部位的可能性来解决器官供体危机。对于未来的患者来说，这意味着他们的器官移植等待时间更短，同时也意味着根据他们独特的遗传和生理特征定制器官，以降低排斥反应的风险。但人体以及打印器官是一个复杂的话题，在未来的几年和几十年里，将继续需要大量的研究。

由于我们身体的复杂性，我们无法完全准确地估计人类和植入3D打印器官有多接近。但是3D生物打印技术不断在进步，使用这些技术的研究人员正逐步靠近实现这一梦想。

2022年6月，3D Bio Therapeutics在一项临床试验中使用患者自己的细胞打印并植入了一只耳朵。令人鼓舞的是，3D生物打印技术已经被用于打印可植入组织。

在2022年接受BBC Click采访时，我们自己的CSO Itedale Namro Redwan被问及距离3D打印器官植入物还有多远：

“我认为在15到20年后，我们可能会在临床试验中看到这一点。很快就会看到更简单的器官。但如果我们谈论的是完整的内脏器官，这需要一些时间。”

简而言之，该领域正以预期的速度朝着正确的方向发展。随着关键的进步和突破，印刷器官的功能可能比我们想象的更快。需要注意的是，打印一种类型的器官（比如肝脏）并不意味着我们可以立即打印另一种类型（比如心脏）。每个器官都有其自身的复杂性。但一旦第 一个器官被成功打印并植入，我们将更接近于打印第二个器官。

PART TWO

如何打印器官？

- 轻松了解 - 打印器官 -

如本文导言所述，植入打印器官的能力将缩短器官移植的等待时间，并降低器官排斥的风险。在本文中，3D打印器官是以三维几何图形打印的活细胞集合，以复制我们体内器官的功能。

由于在进行临床试验之前仍有许多挑战需要克服，我们无法给确切答案。当完全可以打印内脏器官时，我们可以假设将使用现代、先进和新技术的组合。

下面，您将看到一个用于植入的器官的打印过程的简化三步描述。无论每个步骤中的细节如何，该描述都可能是准确的。我们希望能为您详细解释每一步，这也是世界各地的研究人员正在努力解决的问题！

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步骤1：开发3D模型

您需要一个模型来3D打印任何特定内容。通用常用模型可能很好，但通过成像技术（如MRI和CTI扫描）和高级软件，可以创建适合患者的特定3D模型。

通过个性化3D模型和最 终完成的打印器官，成功植入的机会增加。

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步骤2：采集患者的细胞并选择生物材料

为了进一步降低器官排斥的风险，使用患者自身的细胞是有益的。然后将这些细胞生长并与专门用于打印所需组织的生物墨水混合。

换句话说：在普通打印机中，如果你想要打印黑色，你需要黑色墨水（或其仿制品）。同样，如果你想要3D打印心脏，你需要一个“心脏”墨水。

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步骤3：打印器官模型

在3D模型完成并培养和混合细胞后，是时候打印器官了。包含患者细胞的生物墨水按照3D模型设计进行打印。也可以在打印3D构造之后添加单元。

世界各地的研究人员正在研究将使用的精确打印技术和生物墨水。例如，这可以包括基于挤压的生物打印，简化后，将生物材料挤压成形状（参见我们的BIO X 或 BIO X6），或通允许高分辨率（基于光的生物打印，使用光来塑造生物材料，这通常允许高分辨率（参见我们的BIONOVA X和Lumen X+）。

总结：我们可以

3D打印器官吗？

如果我们谈论的是功能完备的内部器官，那么今天的答案是否定的。因为我们还需要克服一些障碍。

这些障碍包括创建打印器官的仿生血管化，以及为打印过程中使用的生物墨水找到合适的生物材料。

仿生血管化

从生物学上模拟功能性血管网络的复杂性并非易事。与所有打印一样，3D生物打印具有分辨率。这意味着创造一种3D生物打印机，能够打印器官血管网络和整个器官形状的毫米级复杂性，这是一项技术挑战。今天，血管网络通常使用牺牲生物墨水（打印后去除）或同轴生物打印直接制造血管管。

此外，用特定的生物活性材料配制生物墨水，以鼓励血管化行为是进一步探索的途径。3D生物打印技术的改进和生物材料开发的结合对于实现器官在体外和体内的适当血管化是必要的。

简而言之，未来的生物技术进步将为研究人员提供继续探索器官仿生血管化所必需的工具。

在CELLINK，我们正在使用基于挤出的生物打印和基于光的生物打印技术。当涉及到打印可植入器官结构时，考虑将两者合并为一个工作流是明智的。虽然基于挤压的打印提供了极大的灵活性，并且对于打印器官的总体结构非常出色，但要实现血管系统正常运行所需的细节将更加困难。这就是基于光的打印可以应用的地方。基于光的生物打印更适合打印细节特征，如血管网络，因为它具有高分辨率和独立于牺牲生物墨水。要了解更多关于挤压和光结合的信息，请阅读我们关于血管化皮肤组织模型生物制造的技术说明。

生物材料选择

一般来说，组织工程的一个重要方面是生物材料。生物墨水中使用的每种生物材料在与细胞相互作用时都会表现出不同的行为。找到这些生物材料的合适混合物对于支持细胞粘附和分化为合适的细胞是必要的。

虽然天然聚合物，如胶原蛋白、纤维蛋白、明胶和海藻酸盐显示出良好的生物相容性，支持细胞以所需的方式生长，但这些聚合物的印刷能力有限。因此，合成聚合物通常与天然生物材料相结合，以提高打印性能。类似于我们刚刚描述的复合生物墨水被视为3D生物打印未来的有前途的候选者。

究竟哪种生物材料将用于第 一个植入的完整内部打印器官，目前尚不好说。我们可以肯定的是，该器官将使用多种适合该器官不同组成部分的材料进行印刷。

器官移植的未来

简而言之，3D打印器官将使世界各地的许多器官接受者受益，这一点无需重复。3D打印的内脏器官离准备好植入还有几年的时间。

但生物打印器官，以及如何打印，是全世界研究人员每天都在研究的课题。

随着CELLINK和其他生物打印公司继续推动3D打印技术的发展，以及研究人员不断致力于和改进器官和组织模型，我们将继续看到每年的进步。

医学和器官移植的未来正在一次一个脚印慢慢地逼近。

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