斯旺西大学开发3D打印组织软骨并将其用于面部重建

时间:2016-07-09 08:41来源:光粒网作者:yeyan 点击:
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摘要:日前,来自亚特兰大的American Process公司(API)和英国斯旺西大学(Swansea University)医学院签订了一份联合开发协议(JDA),共同研发用人体细胞和纳米纤维素3D打印而成的组织软骨,并将其用于面部重建。

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  3D打印人类细胞是医学中最令人兴奋的领域之一。通过精确且数字化的方式来控制3D打印,以这种方式来创建人工组织,科学家们在这方面已经做得相当成熟,这项科技在不久的未来将会挽救无数人。但是,虽然3D打印的肝脏,肾脏和其他复杂的器官可能还需要几十年的时间来完善,研究人员还是很乐观地在利用3D打印制作一些简单的结构:3D打印的面部植入物——组织软骨,当病人的耳朵或鼻子由于癌症或创伤而缺少部分组织时,这项技术可以帮上大忙。

 

  日前,来自亚特兰大的American Process公司(API)和英国斯旺西大学(Swansea University)医学院签订了一份联合开发协议(JDA),共同研发用人体细胞和纳米纤维素3D打印而成的组织软骨,并将其用于面部重建。

 

斯旺西大学开发3D打印组织软骨并将其用于面部重建
 

  据了解,这个项目的参与者包括斯旺西大学的整形和再生医学(ReconRegen)研究团队,并得到了英国医学研究理事会的资金支持。这个项目涉及到多个领域,参与方包括整形外科医生、工程师、科学家,以及纳米纤维素的制造商American Process公司。

 

  据了解,斯旺西大学的ReconRegen团队在以前就已经证明,纳米纤维素可以兼容人类细胞,并可作为支持组织结构用于生物打印。此外,该团队还显示了,活细胞可以在该3D打印过程中存活。

 

  根据此项联合开发协议,细胞将与各种各种配方的纳米纤维素材料混合在一起,并3D打印成组织以用于重建手术。该项目的目标是制造出符合人体解剖学形状的组织,并能够根据不同的病人进行量身定制。除此之外,该组织还需要能够无限期地存活下去,并且能够承受时间和退化的考验。科学家们称,这将是迈向个性化重建的第一步。

 

  据该项目负责人教授Iain Whitaker:“目前人们越来越多地使用塑料或者钛金属3D打印假肢和植入物。但是以人类细胞为原料的生物打印,也是非常有前途的。我们正在根据特定病人的需要打印活组织、活结构。我们希望在将来,那些由于创伤或者癌症而失去了耳朵或鼻子等器官的患者可以使用他们自己的细胞结合纳米纤维素重建新组织。这中间生物材料是我们生物打印技术的关键组成部分,而纳米纤维素被我们选为生物材料,这是因为其生物相容性、力学性能和结构性能可以在三个维度上支持细胞的粘附和生长。”

 

  作为一种新型生物材料,纳米纤维素的各种特性,使其成为“生物墨水”的首选组成部分。比如其高保水能力以及在水中独特的颗粒组装能力,使得纳米纤维素在会形成剪切稀化的凝胶,在打印过程中很容易凝胶,但是在沉积到一个表面时又会变成牢固的凝胶状三维结构。此外,纳米纤维素在干燥后还能够自组装成为致密、光滑和强大的结构。研究还表明,纳米纤维素对生长的细胞无毒性。

 

  MRC 临床研究员Zita Jessop说:“我们选择与API合作,是因为他们独特的工艺能够生产的各种不同粒径、表面化学特性的纳米纤维素产品,以满足我们在技术开发时的大量需求。另外,我们在具体的应用当中也要借助他们在处理和加工这种独特材料的专业能力。”

 

  ReconRegen博士后研究员Ayesha Al-Sabah说:“我们在试用纳米纤维素生物墨水时获得的结果很清楚,它的流变性能非常适合基于喷嘴的3D生物打印技术。”

 

  目前API已经将自身定位为纳米纤维素知识产权(IP)领域的领导者,该公司在该领域已经申请了超过100项专利,其中4项已经在美国得到批准。该公司的主要产品就是其 BioPlus品牌的纳米纤维素材料。

 

  日前,来自亚特兰大的American Process公司(API)和英国斯旺西大学(Swansea University)医学院签订了一份联合开发协议(JDA),共同研发用人体细胞和纳米纤维素3D打印而成的组织软骨,并将其用于面部重建。

 

  据了解,这个项目的参与者包括斯旺西大学的整形和再生医学(ReconRegen)研究团队,并得到了英国医学研究理事会的资金支持。这个项目涉及到多个领域,参与方包括整形外科医生、工程师、科学家,以及纳米纤维素的制造商American Process公司。

 

  据了解,斯旺西大学的ReconRegen团队在以前就已经证明,纳米纤维素可以兼容人类细胞,并可作为支持组织结构用于生物打印。此外,该团队还显示了,活细胞可以在该3D打印过程中存活。

 

  根据此项联合开发协议,细胞将与各种各种配方的纳米纤维素材料混合在一起,并3D打印成组织以用于重建手术。该项目的目标是制造出符合人体解剖学形状的组织,并能够根据不同的病人进行量身定制。除此之外,该组织还需要能够无限期地存活下去,并且能够承受时间和退化的考验。科学家们称,这将是迈向个性化重建的第一步。

 

  据该项目负责人教授Iain Whitaker:“目前人们越来越多地使用塑料或者钛金属3D打印假肢和植入物。但是以人类细胞为原料的生物打印,也是非常有前途的。我们正在根据特定病人的需要打印活组织、活结构。我们希望在将来,那些由于创伤或者癌症而失去了耳朵或鼻子等器官的患者可以使用他们自己的细胞结合纳米纤维素重建新组织。这中间生物材料是我们生物打印技术的关键组成部分,而纳米纤维素被我们选为生物材料,这是因为其生物相容性、力学性能和结构性能可以在三个维度上支持细胞的粘附和生长。”

 

  作为一种新型生物材料,纳米纤维素的各种特性,使其成为“生物墨水”的首选组成部分。比如其高保水能力以及在水中独特的颗粒组装能力,使得纳米纤维素在会形成剪切稀化的凝胶,在打印过程中很容易凝胶,但是在沉积到一个表面时又会变成牢固的凝胶状三维结构。此外,纳米纤维素在干燥后还能够自组装成为致密、光滑和强大的结构。研究还表明,纳米纤维素对生长的细胞无毒性。

 

  MRC 临床研究员Zita Jessop说:“我们选择与API合作,是因为他们独特的工艺能够生产的各种不同粒径、表面化学特性的纳米纤维素产品,以满足我们在技术开发时的大量需求。另外,我们在具体的应用当中也要借助他们在处理和加工这种独特材料的专业能力。”

 

  ReconRegen博士后研究员Ayesha Al-Sabah说:“我们在试用纳米纤维素生物墨水时获得的结果很清楚,它的流变性能非常适合基于喷嘴的3D生物打印技术。”

 

  目前API已经将自身定位为纳米纤维素知识产权(IP)领域的领导者,该公司在该领域已经申请了超过100项专利,其中4项已经在美国得到批准。该公司的主要产品就是其 BioPlus品牌的纳米纤维素材料。

 

美国开发出3D打印组织软骨可用于面部重建
 
美国开发出3D打印组织软骨可用于面部重建
 

  尽管3D打印人体细胞和其他形式的3D打印好像大同小异,但需要注意的是,生物细胞可不能通过塑料或者金属粉末来制作。为了准确地打印细胞,我们需要更加特殊的材料与技术。通过将细胞与生物墨水想融合,可以更精准地打印出细胞的位置。American Process公司和斯旺西大学医学院优先选择“bioink”这种物质,该物质具有很高的保水能力,还可以在水中进行颗粒组装,非常适合生物3D打印。

 

  也许在不久的将来,3D打印的组织软骨真的会在医学领域大放异彩,这一切虽然未知,但可能性极大,让我们拭目以待。

【光粒网综合报道】( 责任编辑:yeyan )
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