生物3D打印守護你的健康

  隨著當下熱衷運動的都市白領越來越多，與韌帶損傷相關的骨骼損傷發生率日益增多。由于韌帶損傷并不致命，短期乃至中遠期的影響也往往局限于一部分運動功能受限。不少市民乃至運動達人對于韌帶的保護意識很是淡漠。維護關節穩定、加強關節保護的韌帶一旦斷裂，扭傷、摔倒，無法發力等情況將不斷出現。

  膝關節是人體的承重關節，而且由于活動范圍大，其結構使它們在沖擊下更加脆弱。因此，膝關節在體育運動中常易損傷。如果把韌帶想象成一小捆交叉在一起的、細小的、充滿彈性的橡皮筋，平時走路、跑步之類都靠它來控制。一旦太突然、或者太強烈的運動導致關節處的骨頭被牽拉得太過分離，韌帶的纖維就會被撕裂。

  一般的韌帶損傷會引起腫脹、疼痛和肌肉痙攣，普通的拉傷只是肌纖維的斷裂，恢復起來比較快。而韌帶拉傷則是骨頭和骨頭之間的連接出了問題，像疊積木一樣，完全分離成兩個不同的部分。在職業體育中，尤其是在足球、籃球、武術摔跤等運動項目中高發。

  3D打印正在改變醫生和科學家對普通傷害的治療方式，例如韌帶撕裂。最近，昆士蘭州的研究人員了一種3D打印關節軟骨的新方法，這可以大大縮短關節炎和關節損傷手術后的恢復時間——這只是世界范圍內涉及使用3D打印進行研究的一個例子。

  韌帶撕裂在運動中十分常見但卻難以治療。目前的標準是用肌腱取代韌帶撕裂，但這可能會導致其他一系列的問題。新墨西哥大學的科學家Christina Salas博士說：“隨著時間的推移，肌腱會開始伸展，并在關節中變得松弛，然后（肌腱）會再次變得不足。”

  Salas博士目前在新墨西哥大學通過學生和教授的幫助下致力于創造3D打印韌帶，并開發了一種涉及靜電紡絲的特殊技術，它使用電力來制造纖維。

  3D打印韌帶

  “我們在生物3D打印機中添加的近場靜電紡絲技術實際上產生了高度對齊的纖維，可以復制韌帶組織。”Salas博士說。醫生可以對患者受損的關節進行CT或MRI掃描，并使用3D打印創建出精確的韌帶。這種合成的3D打印韌帶不會磨損或削弱，適用于微創手術。但是Salas博士及其同事目前面臨的最大挑戰是如何將3D打印韌帶連接到骨骼上。Salas博士的研究不僅僅只是人造韌帶，還涉及使用患者自己的干細胞3D打印新組織。

  醫療產業新動能

  生物打印起源于21世紀初。當時研究人員發現活體細胞可以通過噴墨打印機的噴嘴噴出而不會受損。今天，使用多個打印頭，將不同類型的細胞連同保持細胞結構不變的聚合物一起噴射出來，就可以使細胞一層層沉積，最后結合在一起生長成為活體功能組織。各地的研究人員都在嘗試打印腎臟和肝臟組織、皮膚、骨骼和軟骨，以及保持人體器官存活所需的血管網絡。

  生物3D打印技術是一種平臺性的關鍵共性技術，最終目標是實現整合醫學、工程學、電子學、生物學來“打印”出一個跟人的器官或者組織完全一模一樣的替代品，用于組織修復、器官移植。

  在醫療領域，3D打印技術目前已廣泛應用于骨外科、神經外科、整形外科、高端醫療器械零部件等領域中，但在組織工程學應用方面仍面臨許多技術難題。如在組織器官3D打印中的材料、細胞及生長因子精準配比技術及生物制造平臺技術等。生物3D打印技術在醫療領域的創新應用雖然具有很好發展前景,但目前成本仍比較高，速度、精度、產品耐用性尚需不斷提升，大規模應用還需要技術進一步創新和成熟。

  當3D打印的器官最終被實現時，它們將有可能使人們比以前更長壽。在此之前，生物3D打印技術能幫助人們提供更好的生活質量。

  轉載自：3D虎 版權歸原作者所有