發(fā)布日期：2017-12-22
隨著3D打印技術(shù)的不斷成熟，其在醫(yī)療健康領(lǐng)域的應(yīng)用也在不斷加深。除產(chǎn)業(yè)公司之外，高校和科研院所是推動(dòng)3D打印研究不斷進(jìn)行和應(yīng)用于臨床實(shí)踐的重要力量，在這些機(jī)構(gòu)，很有可能成為劃時(shí)代的醫(yī)學(xué)進(jìn)展的發(fā)源地。
生物3D打印領(lǐng)域，有五大非常具有國(guó)際影響力的研究機(jī)構(gòu)，他們的創(chuàng)新成果幾乎可以代表生物3D打印技術(shù)發(fā)展的最前沿。
哈佛大學(xué)Wyss研究所
名校哈佛大學(xué)被公認(rèn)為當(dāng)今世界最頂尖的高等教育機(jī)構(gòu)之一，除了在文學(xué)、商學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域擁有崇高的學(xué)術(shù)地位之外，在醫(yī)學(xué)和3D打印領(lǐng)域也是赫赫有名，其中尤其以Wyss研究所和Jennifer A. Lewis實(shí)驗(yàn)室聞名業(yè)界。
Lewis實(shí)驗(yàn)室的研究人員們很早就用3D打印的方法打印出了布滿血管、有各種細(xì)胞和細(xì)胞間質(zhì)組成的組織，解決了3D打印生物組織的代謝問(wèn)題。他們開發(fā)了三種“生物墨水”，在特定程序下打印完畢之后，將人工組織置于低溫下，就可以在形成的通道中植入血管內(nèi)皮細(xì)胞，最終發(fā)育成成熟的血管以解決營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供給和代謝物排出的問(wèn)題。2016年，團(tuán)隊(duì)在此基礎(chǔ)上更進(jìn)一步，打印出了厚度足夠的血管化網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)，能讓液體、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和細(xì)胞生長(zhǎng)因子順利進(jìn)入，保證植入其中的細(xì)胞存活并促進(jìn)它們生長(zhǎng)，最終形成完成的功能性組織。
在3D打印腎臟方面，Lewis團(tuán)隊(duì)也取得了矚目的進(jìn)展，他們構(gòu)建了功能性的近端小管，在該小管的卷曲部位，65%-80%的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可以被重吸收并從腎濾液輸送回血液中。該模塊的構(gòu)建為打印完整的腎單元甚至完整的腎臟奠定了基礎(chǔ)。
Jennifer A. Lewis（左）與她的生物打印團(tuán)隊(duì)
來(lái)源：Harvard Magazine
卡內(nèi)基梅隆大學(xué)（CMU）
CMU是一所著名的研究型大學(xué)，與大多數(shù)致力于研究利用3D打印技術(shù)打印骨骼、耳朵等器官的研究人員不同的是，CMU的Adam W. Feinberg研究團(tuán)隊(duì)致力于研究更高難度的心臟甚至是大腦的3D打印。
2015年，F(xiàn)einberg團(tuán)隊(duì)就發(fā)表文章稱能通過(guò)影像技術(shù)與生物3D打印的結(jié)合，打印出無(wú)生物活性動(dòng)脈，并將進(jìn)一步研究利用所制成的組織結(jié)構(gòu)來(lái)附著心臟細(xì)胞以形成具有收縮能力的肌肉。
目前，CMU的研究人員正在開發(fā)能夠在三維組織結(jié)構(gòu)甚至整個(gè)氣管內(nèi)打印軟性生物材料和細(xì)胞的3D生物打印機(jī)。
同時(shí)，CMU在3D打印的課程教育方面也走在世界前列，2015年學(xué)校推出了3D打印的本科工程課程，同時(shí)給學(xué)生提供了創(chuàng)造自己獨(dú)特產(chǎn)品和將自己的設(shè)計(jì)進(jìn)行商業(yè)化的機(jī)會(huì)。
加州大學(xué)圣地亞哥分校（UCSD）
今年年初，UCSD的研究人員Shaochen Chen團(tuán)隊(duì)發(fā)表在Biomaterials雜志上的文章顯示，他們使用3D打印機(jī)來(lái)開發(fā)功能性血管網(wǎng)絡(luò)，可以安全地與身體的自身網(wǎng)絡(luò)集成并循環(huán)血液，以用于推進(jìn)人工器官和再生療法的發(fā)展。
Shaochen Chen教授
圖片來(lái)源：UC San Diego News Center
Chen團(tuán)隊(duì)自制的生物打印機(jī)使用活細(xì)胞和光敏聚合物的溶液，可以在暴露在UV光時(shí)固化，以創(chuàng)建3D結(jié)構(gòu)。整個(gè)過(guò)程只需要幾秒鐘，且光敏聚合物廉價(jià)易得，同時(shí)具有很好的生物相容性。
Chen教授團(tuán)隊(duì)還在人工肝打印中使用了誘導(dǎo)多功能干細(xì)胞（iPSCs）、誘導(dǎo)脂肪源干細(xì)胞和臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞，將這三種細(xì)胞聯(lián)合打印，來(lái)形成模擬的人工肝，希望能夠利用這些模擬的人工器官來(lái)大幅度降低藥企研發(fā)成本，加快新藥面世的進(jìn)程。
維克森林大學(xué)（Wake Forest University）
維克森林大學(xué)素有“南哈佛”的美譽(yù)，是一所極富盛名的綜合性研究型大學(xué)。維克森林再生醫(yī)學(xué)研究所（WFIRM）是將科學(xué)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為臨床療法的領(lǐng)導(dǎo)者，研究所的研究人員和醫(yī)生曾經(jīng)創(chuàng)造了世界上首個(gè)成功植入人體的實(shí)驗(yàn)室人造器官。
WFIRM的研究人員致力于研究3D打印組織和器官的可能性，他們嘗試使用改造過(guò)的3D打印機(jī)來(lái)將細(xì)胞打印出3D分布結(jié)構(gòu)。Anthony Atala團(tuán)隊(duì)在2016年2月份創(chuàng)建了一種新的打印模型（ITOP生物打印機(jī)），可以打印布滿小通道的骨骼、肌肉和軟骨組織，這種組織在植入小白鼠和兔子體內(nèi)之后，通道里便可以長(zhǎng)出血管，給打印的器官提供養(yǎng)分，維持器官的功能。
2016年，該研究所宣布使用其研究人員十多年來(lái)設(shè)計(jì)的專用3D打印機(jī)成功打印活體組織結(jié)構(gòu)。當(dāng)打印出的耳朵、骨骼和肌肉組織植入動(dòng)物體內(nèi)時(shí)，這些結(jié)構(gòu)會(huì)成熟為功能性的組織，并形成血管系統(tǒng)。一系列的實(shí)驗(yàn)均證明了打印活體組織結(jié)構(gòu)來(lái)替代患者病變組織和器官的可能性。
伍倫貢大學(xué)（University of Wollongong，UoW）
UoW是澳大利亞的十大研究型大學(xué)之一，其Gordon G Wallace研究團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合墨爾本St. Vincent's醫(yī)院聯(lián)合開發(fā)了一臺(tái)引領(lǐng)3D打印新變革的打印機(jī)，這臺(tái)名字叫3Doodler的打印機(jī)外形更像是一支筆，可以直接將細(xì)胞“畫”在受傷的骨頭或者軟骨上，以此來(lái)快速完成修復(fù)手術(shù)。
3Doodler
從發(fā)表的研究結(jié)果來(lái)看，3Doodler打印出來(lái)的細(xì)胞存活率高達(dá)97%以上，如果正在進(jìn)行的臨床試驗(yàn)成功的話，無(wú)疑將是一次骨科修復(fù)手術(shù)的重大變革。
2016年5月25日，中國(guó)首家3D生物打印研究院——四川省生物增材制造產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院在成都高新區(qū)揭牌成立，研究院由四川藍(lán)光英諾生物科技股份有限公司與四川大學(xué)華西醫(yī)院聯(lián)合建立，將聚焦3D生物打印領(lǐng)域關(guān)鍵核心技術(shù)研發(fā)、人才培養(yǎng)和成果轉(zhuǎn)化三大板塊。藍(lán)光英諾早在2015年10月，就研發(fā)出了全球首臺(tái)3D生物血管打印機(jī)，并且在2016年12月成功實(shí)現(xiàn)了全球首例3D打印血管的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。
此外，今年5月，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)3D打印創(chuàng)新研究中心也與國(guó)內(nèi)近20家著名醫(yī)療機(jī)構(gòu)聯(lián)合組建多中心合作關(guān)系，簽約授牌了16家分中心，共同研究與推進(jìn)醫(yī)學(xué)3D打印技術(shù)。
來(lái)源：火石創(chuàng)造
