細(xì)看3D打印技術(shù)如何推動(dòng)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的進(jìn)步

　　7. PNAS：利用干細(xì)胞定制具有抗炎作用的3D打印軟骨

　　為了不用手術(shù)就可以治療磨損發(fā)炎的髖關(guān)節(jié)，科學(xué)家們?cè)陬愃企y關(guān)節(jié)股骨頭的3D支架上誘導(dǎo)干細(xì)胞進(jìn)行編程生長(zhǎng)為新的軟骨，同時(shí)結(jié)合基因治療還可以激活新軟骨釋放抗炎分子防止關(guān)節(jié)炎復(fù)發(fā)。該工作由華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員完成，發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊PNAS上。

　　這項(xiàng)技術(shù)使用了一種3D可生物降解的合成支架，這種支架可以根據(jù)病人關(guān)節(jié)的準(zhǔn)確形狀進(jìn)行定制，再利用病人皮膚下脂肪組織中的干細(xì)胞誘導(dǎo)形成軟骨，將其覆蓋在3D支架上從而獲得新的關(guān)節(jié)軟骨。隨后將新軟骨植入發(fā)炎髖關(guān)節(jié)表面，用活組織重新覆蓋髖關(guān)節(jié)，從而消除關(guān)節(jié)炎疼痛，延緩甚至消除一些病人對(duì)關(guān)節(jié)替換手術(shù)的需要。

　　除此之外，研究人員還借助基因療法將一個(gè)基因插入到新生的軟骨細(xì)胞中，再用一種簡(jiǎn)單藥物將其激活，該基因可以促進(jìn)抗炎分子的釋放進(jìn)而防止關(guān)節(jié)炎復(fù)發(fā)?！霸谟醒装Y的時(shí)候，我們可以給病人一種簡(jiǎn)單的藥物，激活我們植入的基因來降低關(guān)節(jié)部位的炎癥，這樣我們就可以在任意時(shí)候停止給藥來關(guān)閉基因的表達(dá)?！毖芯咳藛T這樣說道。

　　這種基因療法是非常重要的，當(dāng)關(guān)節(jié)部位的炎癥分子水平增加，軟骨會(huì)受到損傷，疼痛也會(huì)出現(xiàn)。將基因療法加入到干細(xì)胞和3D打印支架技術(shù)中，研究人員相信這將有助于阻止關(guān)節(jié)炎復(fù)發(fā)，讓植入軟骨發(fā)揮更長(zhǎng)時(shí)間的作用。

　　有數(shù)據(jù)表明目前有3000萬人美國(guó)人被診斷為骨關(guān)節(jié)炎，而骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生率處于上升態(tài)勢(shì)。該數(shù)字中包含許多年齡在40到65歲的相對(duì)年輕病人，這些病人由于受到年齡限制還不適合進(jìn)行關(guān)節(jié)替換手術(shù)，而傳統(tǒng)的方法又不是特別有效。研究人員認(rèn)為這部分病人或在將來成為使用這種新技術(shù)的理想候選人

　　8. 世界上首例3D打印藥物問世

　　毫無疑問，3D打印技術(shù)正在改變整個(gè)世界。從工業(yè)生產(chǎn)到設(shè)計(jì)，醫(yī)藥以及電力，這一技術(shù)對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生了革命性的推動(dòng)作用。它將曾經(jīng)昂貴且不易獲得的產(chǎn)品變得廉價(jià)而又普遍。

　　因此，我們對(duì)Aprecia制藥公司剛剛發(fā)布的一項(xiàng)聲明也不會(huì)感到意外。根據(jù)《Science News Journal》的報(bào)道，Aprecia藥業(yè)成為首個(gè)利用3D打印技術(shù)生產(chǎn)藥物的企業(yè)，它們首次通過這一方法生產(chǎn)的藥物叫做"Spritam"，主要用于治療羊癲瘋。目前，該藥物不僅被成功打印出來，而且得到了FDA的批準(zhǔn)，目前該藥物已經(jīng)在美國(guó)上市。3D打印藥物的明顯優(yōu)勢(shì)在于其快速溶解的特性。通過3D打印的方法，這些藥物以粉末為初始形態(tài)，通過逐層疊加成為最后的藥片。

　　對(duì)于"Spritam"來說，3D打印使得其更能夠滿足吞咽能力障礙的患者的需求(羊癲瘋患者通常會(huì)有這樣的癥狀)。這些藥物在剛進(jìn)入喉嚨時(shí)能夠快速溶解，不會(huì)造成氣管的堵塞。3D打印將會(huì)最終推動(dòng)個(gè)體化劑量以及定制藥物組合等未來醫(yī)療方向的發(fā)展。更重要的是，這一藥物的成功將會(huì)為其它藥物的3D打印提供新的希望。

　　3D打印藥物是3D打印技術(shù)一個(gè)革命性的突破，從此，它的用途不僅局限于電子產(chǎn)品與玩具，而是更為嚴(yán)肅的，與人類健康息息相關(guān)的藥物產(chǎn)品。從3D打印器官，假肢，到如今的藥物，標(biāo)志著未來醫(yī)療發(fā)展的新方向。

　　9. Biofabrication：手持式3D“打印筆”可高效打印出人類干細(xì)胞

　　近日，刊登于國(guó)際雜志Biofabrication上的一項(xiàng)研究報(bào)告中，來自澳大利亞的研究人員通過研究，利用一種手持式的3D打印筆在自由模式下成功繪制出了具有較高生存率的人類干細(xì)胞。研究者開發(fā)的這種新型設(shè)備可以幫助外科醫(yī)生在手術(shù)期間進(jìn)行個(gè)性化的軟骨移植。

　　研究者指出，利用水凝膠式的“生物墨水”來攜帶并且支持人類干細(xì)胞生長(zhǎng)，并且利用較低的光源來凝固“生物墨水”這種打印筆運(yùn)輸?shù)母杉?xì)胞的存活率就會(huì)超過97%。而這種新型的3D打印筆同時(shí)也為組織工程學(xué)研究帶來極大幫助，比如其可以逐層打印出細(xì)胞，用來構(gòu)建可供移植的人工組織。

　　但在某些情況下，比如進(jìn)行軟骨修復(fù)的過程中，植入物的精確幾何學(xué)特性或許就不能夠被精確應(yīng)用于外科手術(shù)中，這就使得進(jìn)行人工軟骨組織移植物的前準(zhǔn)備工作變得復(fù)雜而且困難;新型打印筆的作用就好像外科醫(yī)生的手一樣，可以將定做好的支架或移植物準(zhǔn)確填入患者機(jī)體缺失的部位。研究者Choong教授說道，這種新型設(shè)備的開發(fā)是科學(xué)家和臨床醫(yī)生共同努力的成果，對(duì)于改善研究以及患者的治療將帶來空前的改變。

　　這種打印筆比較輕便小巧、具有人體工程學(xué)特性及可消毒特性，同時(shí)還配備有較低功率的光源及固化劑;研究者認(rèn)為這種新型設(shè)備后期將可以更好地幫助科學(xué)家們“繪制打印”出人類干細(xì)胞以供臨床研究是治療之用。

　　10. Biomaterials：3D打印技術(shù)用于大腦研究

　　在一項(xiàng)發(fā)表在Biomaterials雜志的研究中，來自澳大利亞和美國(guó)的一隊(duì)研究人員用3D方法打印大腦結(jié)構(gòu)的方法，以便培養(yǎng)神經(jīng)細(xì)胞模擬真實(shí)的大腦。大腦占有2%體重，由超過一億個(gè)神經(jīng)元細(xì)胞組成，是個(gè)非常復(fù)雜的器官?？茖W(xué)家能運(yùn)用動(dòng)物模型研究大腦，但最近很多工作都在試圖尋求替代品，此舉受到英國(guó)國(guó)家中心NC3Rs(National Centre for the Replacement, Refinement & Reduction of Animals in Research)的支持。

　　其中一種替代品是在實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)造大腦模型：在結(jié)構(gòu)材料中培養(yǎng)大腦細(xì)胞，讓科學(xué)家在組織中觀察。在這之前，這僅在二維上有可能——產(chǎn)生細(xì)胞薄膜。Gordon教授與同事們利用3D打印技術(shù)，模仿大腦的層狀3D結(jié)構(gòu)以更準(zhǔn)確的模擬大腦。最近幾年3D印刷的到來，創(chuàng)造含有某種材料甚至是活細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，讓我們開始探索非常基礎(chǔ)的問題。在類似真實(shí)大腦的3D結(jié)構(gòu)中觀察發(fā)生的的情況，使我們更好的理解阿爾茲海默癥、帕金森病等退行性疾病。

　　這個(gè)多學(xué)科成員組成的小組中有臨床醫(yī)生，生物學(xué)家，材料學(xué)家和化學(xué)家等，他們用結(jié)冷膠來創(chuàng)建新的三維結(jié)構(gòu)。結(jié)冷膠是由細(xì)菌鞘氨醇單胞菌伊樂組成，經(jīng)常在微生物實(shí)驗(yàn)室用于膠化劑。他們用結(jié)冷膠創(chuàng)建生物油墨，而它們與大腦細(xì)胞結(jié)核。結(jié)冷膠有助于細(xì)胞生長(zhǎng)，用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)發(fā)揮作用。Biomaterials主編Kam教授解釋了這項(xiàng)研究的重要性，無法接近人的大腦細(xì)胞使對(duì)大腦的分子研究充滿挑戰(zhàn)。大腦類結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)用于分析疾病模型和藥物研發(fā)都非常寶貴的價(jià)值。