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2022年06月17日 星期五
中青在线

生物3D打印从假想变成现实

综合编译 赵婷婷 《青年参考》( 2022年06月17日   05 版)

    利用3D打印技术,可以制作动漫模型、珠宝首饰、建筑材料……还有耳朵。

    据美国《纽约时报》报道,近日,美国3D生物医药公司宣布,他们利用从患者耳中提取的软骨细胞样本,通过3D打印技术制造出一只耳朵,并在3月成功进行了移植手术。

    “这是一件值得高兴的大事。”美国卡内基梅隆大学生物医学工程教授亚当·费恩伯格得知这一消息后十分激动:“这表明生物3D打印技术已经从假想变成现实了。”

    接受手术的是来自墨西哥的20岁女性亚历克莎。她患有先天性的小耳畸形,听力也受到影响。《纽约时报》称,在美国,每年大约有1500名新生儿患有小耳症或无耳症,即整个外耳缺失。他们会因此被同龄人嘲笑,逐渐变得自卑和抑郁。较为理想的治疗时间是患者开始上学前,治疗方式通常是:医生从患者肋骨上提取软骨,将其雕刻成耳朵的大致形状,然后进行移植。整个手术过程复杂,费用较高。现在,3D打印技术带来了新的希望。

    据3D生物医药公司的高管介绍,这一新的耳部植入技术整合了多项专利技术,首先就是将患者细胞的一小部分样本转化为数十亿个细胞的方法。该公司的3D打印机使用基于胶原蛋白的“生物墨水”,该“墨水”在人体内是安全的,并且可以保持所有材料的无菌性。

    《纽约时报》详细介绍了手术的过程。

    首先,外科医生从这名患者的小耳残体中取出了半克软骨,并扫描了她的那只健康的耳朵,将软骨和数据一并运至位于纽约的3D生物医药公司。

    随后,研究人员将患者的软骨细胞从组织样本中提取出来,放入营养液中培养,使之增殖成数十亿个细胞。接着,研究人员将这些细胞与“生物墨水”混合在一起。“这个过程就像把巧克力碎片融进冰淇淋里。”该公司首席科学官撒尼尔·巴赫拉赫这样形容。

    接下来,胶原蛋白通过注射器注入3D生物打印机,打印机以稳定的气流喷出材料,按照患者健康耳朵的形状,制造出一只耳朵。整个打印过程耗时不到10分钟。

    打印出的耳朵被装在具有保护作用的可生物降解外壳中,通过冷链运送给负责手术的小儿耳部整形外科医生阿图罗·博尼拉博士。博尼拉将耳朵植入患者下颌骨上方的皮肤下,当植入物周围的皮肤开始收紧时,耳朵的形状就出现了。移植的耳朵会生长出软骨组织,慢慢与人类耳朵的自然外观一致,并且会有感知反应。

    “我难以抑制激动的心情。如果一切按计划进行,这将是里程碑式的改变。”博尼拉告诉《纽约时报》,“在我看来,所有小耳症患者都在等待这样一种技术,医生不必打开患者的胸腔,患者可以很快痊愈。”

    “我很期待看到自己痊愈的样子。或许以后我可以将头发编成小辫或者扎成丸子头。”亚历克莎说。以前,她一直用长发遮住畸形的耳朵。“我会因此变得自信。”

    共有11名患者参与了该公司的临床试验,移植失败或者有其他并发症的可能性尚不能排除。研究人员告诉美国《国会山报》,由于这些细胞来自患者自身的组织,身体产生排异反应的可能性大大降低。3D生物医药公司没有说明整个手术的费用。

    “3D打印技术的精准度和可靠性更高,每次都能以相同的方式建模。”美国维克森林再生医学研究所所长安东尼·阿塔拉在接受《国会山报》采访时表示,“如果能以自动化的方式进行生产,还可以降低成本。”

    随着研究的深入,3D生物医药公司希望这项技术可用于制造更多的人体替代部件,比如脊柱椎间盘、鼻子和膝关节半月板。未来,3D打印甚至可以制造出更复杂的重要器官,如肝脏、肾脏和胰腺。

    不过,人类距离用3D打印肝脏等器官,还有很长的路要走。卡内基梅隆大学的费恩伯格认为,耳朵,尤其是外耳廓,只是人体一个相对简单的附属物,它的装饰性大于功能性。

    “从耳朵到椎间盘的道路还很漫长,但如果你能打印出耳朵,那么目标就不是那么遥不可及了。”费恩伯格说。

    见习编辑:袁野

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