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哈佛實驗室3D打印腎部件,距離實現人造可移植腎臟又近一步


3D打印人體腎臟組織部件接近實現。
3D打印人體腎臟組織部件接近實現。攝:Christopher Furlong/Getty

雖然人類在醫療領域已取得巨大進步,但仍有許多疑難雜症,比如與腎臟相關的疾病。不過據麻省理工科技評論報導,美國哈佛大學 Lewis 實驗室近日利用3D打印技術首次完整創建人體腎臟組織基本功能單位——近端小管(Proximal tubule),並在體外測試中完全模仿了人體組織的功能。

近端小管是所有腎小管中最粗的一段,是腎臟的重要組成部分,它負責轉運人體原尿中大部分的水和尿素,以及幾乎全部葡萄糖、氨基酸到血液。因此近端小管的打印成功非常重要,是一個標誌性的突破。

各國科研人員試圖製造人工腎臟已有二十多年,但人體腎臟複雜的內外部結構使得種種努力都無功而返。Jennifer Lewis 實驗室研究團隊在多種嘗試後,開發了被稱為「生物打印」(Bioprinting)的新技術。除了可以讓研究人員打印不同類型的人體組織及其內部的複雜結構,甚至可以打印出必須保持組織活性的血管系統。

其打印過程中會使用多個種類的凝膠狀「墨水」,其中包括一種會在打印完成後液化的「逃逸墨水」(fugitive ink)。研究人員等待整個被打印結構冷卻後,取出液化的「逃逸墨水」,使得打印的管道變成中空狀,然後向管道中補充活性細胞,即可發育成不同的組織。

研究團隊認為,他們的打印方式非常靈活,可擴展且適應性強,因此可被用作打印其他人體器官的基礎方式。「因為臨床醫學上的急切需求,目前的研究僅限於腎臟內的組織,但未來將會擴展到其他類型的人體器官。」該實驗室負責人Jennifer Lewis 補充說。

3D打印人體腎臟組織部件接近實現。
印過程中會使用多個種類的凝膠狀「墨水」。來源:MIT Technology Review

據美國國家腎臟基金會(NKF)數據 ,全球人口中的10%受到慢性腎臟疾病的困擾,並因此每年造成數百萬人死亡;另外,目前全球有超過200萬人正在接受透析治療(通俗說的洗腎)或腎臟移植維持生命。但透析機並不高效,而且降低患者生活質量,並伴有各種副作用。

研究團隊表示,他們的長期目標是打印出可植入人體的完整器官;而在短期內,他們預計很快就可打印出用於在體外協助腎功能受損者的部件;另外,這類人造部件也可用於藥物研發過程中的毒性測試。

聲音

我們目前的工作兼具技術和臨床方面的意義。

美國哈佛大學材料科學家和生物工程教授 Jennifer Lewis

來源:麻省理工科技評論3Ders.org3DPrint.com

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