細(xì)看3D打印技術(shù)如何推動現(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
本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/201705/358611.htm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)家們在類似髖關(guān)節(jié)股骨頭的3D支架上誘導(dǎo)干細(xì)胞進(jìn)行編程生長為新的軟骨,同時結(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)表在國際學(xué)術(shù)期刊PNAS上。
這項技術(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基因插入到新生的軟骨細(xì)胞中,再用一種簡單藥物將其激活,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的時候,我們可以給病人一種簡單的藥物,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,軟骨會受到損傷,疼痛也會出現(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)揮更長時間的作用。

有數(shù)據(jù)表明目前有3000萬人美國人被診斷為骨關(guān)節(jié)炎,而骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生率處于上升態(tài)勢。該數(shù)字中包含許多年齡在40到65歲的相對年輕病人,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)正在改變整個世界。從工業(yè)生產(chǎn)到設(shè)計,醫(yī)藥以及電力,這一技術(shù)對產(chǎn)品產(chǎn)生了革命性的推動作用。它將曾經(jīng)昂貴且不易獲得的產(chǎn)品變得廉價而又普遍。
因此,我們對Aprecia制藥公司剛剛發(fā)布的一項聲明也不會感到意外。根據(jù)《Science News Journal》的報道,Aprecia藥業(yè)成為首個利用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)在美國上市。3D打印藥物的明顯優(yōu)勢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(羊癲瘋患者通常會有這樣的癥狀)。這些藥物在剛進(jìn)入喉嚨時能夠快速溶解,不會造成氣管的堵塞。3D打印將會最終推動個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,刊登于國際雜志Biofabrication上的一項研究報告中,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,并且利用較低的光源來凝固“生物墨水”這種打印筆運輸?shù)母杉?xì)胞的存活率就會超過97%。而這種新型的3D打印筆同時也為組織工程學(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
在一項發(fā)表在Biomaterials雜志的研究中,來自澳大利亞和美國的一隊研究人員用3D方法打印大腦結(jié)構(gòu)的方法,以便培養(yǎng)神經(jīng)細(xì)胞模擬真實的大腦。大腦占有2%體重,由超過一億個神經(jīng)元細(xì)胞組成,是個非常復(fù)雜的器官??茖W(xué)家能運用動物模型研究大腦,但最近很多工作都在試圖尋求替代品,此舉受到英國國家中心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驗室創(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)常在微生物實驗室用于膠化劑。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,用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)發(fā)揮作用。Biomaterials主編Kam教授解釋了這項研究的重要性,無法接近人的大腦細(xì)胞使對大腦的分子研究充滿挑戰(zhàn)。大腦類結(jié)構(gòu)對應(yīng)用于分析疾病模型和藥物研發(fā)都非常寶貴的價值。
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