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【中國智能制造網(wǎng) 智造快訊】近年來，3D打印技術不斷完善，3D打印材料一再取得突破，助推了3D打印軟骨的迅速進展。未來，3D打印軟骨或還將進入太空進行實驗，進一步論證相關技術與產(chǎn)品的實驗表現(xiàn)。
3D打印軟骨進展迅速 未來或將在太空進行實驗
當3D打印技術興起時，它備受看好，有人曾將它媲美電腦時代。如今，隨著3D打印技術的逐步成熟，它的應用領域也越來越廣泛。這其中，醫(yī)療領域成為3D打印技術轉化應用的“主戰(zhàn)場”。
業(yè)內(nèi)人士認為，3D打印對醫(yī)療行業(yè)而言，是實現(xiàn)質變的難得機遇。如今，醫(yī)療領域已經(jīng)占領了3D打印市場份額的三分之二。根據(jù)Future Market Insights公司發(fā)布的報告顯示，3D打印醫(yī)療器械市場2016年可達2.796億美元，并在未來10年復合年增長率(CAGR)為17.5%。市場研究公司IQ4IResearch&Consultancy新分析報告也指出，到2022年，醫(yī)療3D打印市場規(guī)模將達到38.9億美元。
隨著3D打印熱潮在醫(yī)療領域的迅速蔓延，應用3D打印胸廓、胡桃夾綜合征、顱骨等都被真實應用在了醫(yī)學上。3D打印在醫(yī)療模型、假肢、齒科手術模板、顱骨、頸椎人工椎體及人體軟骨等方面應用前景可觀，實用性、可替代性都優(yōu)勢。
對于那些希望擴展生物打印技術的科學家們來說，軟骨是一種很好的目標組織，因為它只有一種細胞類型，而且組織內(nèi)沒有血管。不過它也是無法自我修復的組織，軟骨一旦損壞，就無法恢復。近年來，隨著3D打印技術的不斷完善與進步，3D打印軟骨取得了一系列重要突破與成果。
2016年6月，英國布里斯托大學(University of Bristol)的科學家們開發(fā)出了一種新型的生物墨水，據(jù)稱這種墨水終可能3D打印出可作為手術植入物的復雜組織。這種含有干細胞的生物墨水可以用來3D打印活組織，也就是我們常說的生物打印。
目前該團隊已經(jīng)能夠將干細胞分化為軟骨細胞(即可以分泌骨基質的細胞)和成骨細胞(可以分泌軟骨基質并嵌入其中的細胞)，從而可以在5周內(nèi)開發(fā)出3D打印組織結構，包括一個全尺寸的氣管軟骨環(huán)。
同月，賓夕法尼亞州Huck生命科學研究所成員Ozbolat和他的研究團隊開發(fā)出了一種方法，無需使用支架即可制造出更大規(guī)模的組織。他們創(chuàng)建了一個很小的——直徑僅為百分之三到百分之五英寸——藻酸鹽(一種海藻萃取物)制成的管?？茖W家們將軟骨細胞注入該管中，使他們在其中生長一個星期左右，導致彼此粘連起來。由于細胞不會粘到海藻上，他們可以將這個管子去除掉，留下一股(或者一縷)軟骨?？茖W家們在其新一期的《Scientific Reports》上報告了他們的研究成果。
隨后的7月份，美國亞特蘭大的American Process公司(API)和英國斯旺西大學(Swansea University)醫(yī)學院簽訂了一份聯(lián)合開發(fā)協(xié)議(JDA)，共同研發(fā)用人體細胞和納米纖維素3D打印而成的組織軟骨，并將其用于面部重建。
據(jù)該項目負責人教授Iain Whitaker：“目前人們越來越多地使用塑料或者鈦金屬3D打印假肢和植入物。但是以人類細胞為原料的生物打印，也是非常有前途的。我們正在根據(jù)特定病人的需要打印活組織、活結構。我們希望在將來，那些由于創(chuàng)傷或者癌癥而失去了耳朵或鼻子等器官的患者可以使用他們自己的細胞結合納米纖維素重建新組織。這中間生物材料是我們生物打印技術的關鍵組成部分，而納米纖維素被我們選為生物材料，這是因為其生物相容性、力學性能和結構性能可以在三個維度上支持細胞的粘附和生長。”
而在今年的3月24日，3D打印軟骨再次取得關鍵性進展。來自瑞典查爾姆斯理工大學和薩爾格學院的一組研究人員宣布，他們成功地讓3D打印人體軟骨細胞在老鼠身上存活并生長。
研究人員在一臺CELLINK生物打印機上，用混合有人體軟骨細胞的水凝膠3D打印出一個組織。打印完成后，他們立即將其植入老鼠身體。植入后，軟骨組織不僅存活下來，還在生長和血管化，這意味著它形成了自己的血管。在打印后立即將組織植入小鼠這一舉動意義非凡，因為以前都是在植入之前讓軟骨組織在實驗室中生長。
這項研究表明，3D打印干細胞能在活體中生長成軟骨，這對研究團隊以及整個生物打印和組織工程領域來說是一個巨大的成功。
如今，人類科學家已經(jīng)不只是滿足于在地球上進行3D打印軟骨的一系列實驗，而是希望能夠盡快在太空環(huán)境下也進行相關的分析實驗。
近日，俄羅斯3D生物打印方案公司代表赫蘇安尼在俄羅斯商業(yè)航天論壇InSpace Forum上宣布，失重狀態(tài)下的3D軟骨打印實驗可能將于2018-2024年期間在空間站進行。“公司對項目實施有具體方案，計劃實施日期即2018年至2024年。”
赫蘇安尼稱，公司已經(jīng)獲得了“能源”集團的實驗許可，“能源”是空間站俄羅斯艙段的主要運營者。他介紹道，兩家而美國公司已經(jīng)計劃在空間站中進行分析實驗，“我們將有機會在這一系列實驗中確立地位。”
3D軟骨打印所取得的一系列進展，不外乎都是在打印材料上實現(xiàn)了突破。當前，我國在3D打印技術應用上發(fā)展迅速，但是3D 打印材料發(fā)展仍然緩慢。
為了推動3D打印材料實現(xiàn)“彎道超車”，補上我國3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展的短板，3月25日，“中國3D打印材料及應用發(fā)展戰(zhàn)略研究”咨詢項目啟動會暨3D打印材料研討會在北京工業(yè)大學舉行，來自中國工程院和中國3D打印產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟部分會員企業(yè)100多位代表出席此次會議。
3D打印軟骨技術的成熟，使得臨床應用也將很快實現(xiàn)。在經(jīng)歷了各種環(huán)境下的實驗、分析之后，正式進入醫(yī)用的3D打印軟骨將為人類健康帶來重要福音。
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