探密3D打印技術是如何改善人類健康?(2)
【5】美國西北大學開發出3D打印可定制血管支架
近日,來自美國西北大學的兩位科學家Guillermo Ameer和孫成共同合作,使用3D打印技術開發出了能夠根據患者身體情況進行定制的可生物降解彈性支架。
“當下絕大多數的支架都是用金屬支撐的,只有現成的幾種尺寸可供選擇。”Ameer說,他是美國西北大學McCormick工程學院的生物工程教授兼Feinberg醫學院外科教授。“醫生們只能去猜哪種支架的尺寸正好適合保持血管開放。但是我們每個人都是不同的,最終的效果完全依賴于每個醫生的經驗,所以這不是最佳的解決方案。”
據了解,如果支架不合適的話,就有可能會在動脈中移動,干擾血液流動,這有可能最終導致植入失敗。在這些情況下,醫生就必須以某種方式重新打開阻塞的支架或進行旁路血管移植術。這是一個昂貴和高風險的過程。“通過3D打印具有能夠滿足患者血管對于精確幾何形狀和生物特性的要求的支架,我們預計可以最大限度地減少這些并發癥的概率。”
【6】PNAS:利用干細胞定制具有抗炎作用的3D打印軟骨
為了不用手術就可以治療磨損發炎的髖關節,科學家們在類似髖關節股骨頭的3D支架上誘導干細胞進行編程生長為新的軟骨,同時結合基因治療還可以激活新軟骨釋放抗炎分子防止關節炎復發。
該工作由華盛頓大學醫學院的研究人員完成,發表在國際學術期刊PNAS上。這項技術使用了一種3D可生物降解的合成支架,這種支架可以根據病人關節的準確形狀進行定制,再利用病人皮膚下脂肪組織中的干細胞誘導形成軟骨,將其覆蓋在3D支架上從而獲得新的關節軟骨。隨后將新軟骨植入發炎髖關節表面,用活組織重新覆蓋髖關節,從而消除關節炎疼痛,延緩甚至消除一些病人對關節替換手術的需要。
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胞中,再用一種簡單藥物將其激活,該基因可以促進抗炎分子的釋放進而防止關節炎復發。“在有炎癥的時候,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節部位的炎癥,這樣我們就可以在任意時候停止給藥來關閉基因的表達。”研究人員這樣說道。
【7】3D打印“迷你大腦”解密寨卡病毒
寨卡,一種通過蚊蟲進行傳播,癥狀與登革熱相似的病毒,目前已經在美洲、非洲及亞洲等32個國家和地區大規模傳播。2015年春天,巴西確診第一例寨卡病毒感染,之后病毒開始在南美洲快速蔓延暴發,自此,寨卡病毒再次進入人類視野。盡管目前尚未發現寨卡病毒對一般成人有致命危害,但是孕婦一旦感染,部分新生兒將會在出生20小時內死于小頭畸形。
目前世界上仍未研發出能夠有效對抗寨卡病毒的疫苗,這是最讓研究人員感到擔心的事情,因此今年2月1日世界衛生組織將寨卡病毒列為國際醫療緊急事件之一。到目前為止,感染最嚴重的巴西感染人數約為150萬人,其中已有3500例新生兒小頭癥病例,而一些新生兒因為小頭畸形問題嚴重而死亡。
但是最近,寨卡病毒的研究有了突破性的進展。4月22日,在美國工作的多名華人科學家在新一期美國《細胞》雜志上宣布,他們借助3D打印“造屋”技術,培育出了一種低價的“迷你大腦”,可用于研究寨卡病毒如何引起新生兒小頭癥和其他出生缺陷。
【8】Biomaterials:3D打印腦組織 可研究腦疾病
大腦是一個極其復雜的機體結構,其擁有大約86億的神經細胞,目前研究者所面臨的挑戰就是創建一種臺式腦組織,這樣研究者就可以對大腦的結構進行精細化研究了。近日一篇發表在國際雜志Biomaterials上的一項研究報告中,來自國外的研究人員通過模擬腦組織的結構開發出了一種摻入神經細胞的新型3D打印層狀結構。
臺式腦組織的價值非常巨大,許多醫藥公司都花費了數百萬美元來檢測治療性藥物對動物模型的反應,目的就是在臨床試驗中來證實新型藥物的多種作用,但他們并不確定人類的大腦和動物大腦到底差異性有多大。可以精確反應真實大腦組織的臺式腦組織或許不僅可以幫助研究藥物效應,而且還能幫助研究大腦障礙的發病機制,比如精神分裂癥或神經變性的腦部疾病等。
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