3D生物打印技术的科普.pdf

《3D生物打印技术的科普.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、3D生物打印技术美学应用：3DPUFF水光刀一、什么是3D生物打印？3D生物打印是当前科技最前沿的领域之一，是集生命科学、材料科学、制造科学交叉融合的新兴产物，在生物体外构建具有一定生物功能的组织和器官，用于病损组织和器官的修复与替代。与工业3D打印的模型制造过程类似，3D生物打印通过电脑建模来设计需要打印的器官剖面图，然后精准地指导打印头的移动和输出，逐步定位装配生物材料或活细胞，从而制造出植入支架、组织器官和医疗辅助物等生物医学产品。世界上第一台3D生物打印机，被《时代周刊》评为2010年50项最

2、佳发明之一，该原型机是由Organovo公司于2009年底制造出来的。Organovo的3D生物打印机原型二、3D生物打印技术能做些什么？3D生物打印机进行心脏打印3D生物打印技术的成果可能会给医疗界带来一场革命。我们来巡览一下全球各个研究机构的实验成果：2016年2月15日，来自美国北卡罗莱纳州维克森林大学再生医学研究所的科学家们称，他们已经创建了一台生物3D打印机，而这些通过3D打印机打印出来的器官、组织和骨骼能够直接植入人体。这一成果已于当日发表在科学杂志《NatureBiotechnology

3、》上。维克森林大学再生医学研究所3D打印的颚骨和耳软骨目前，人体的多种类型组织器官都已经实现了原型产品的打印，包括骨骼、肝脏小单元、血管、心脏、肾脏、皮肤、仿生组织等。3D生物打印的鼻3D生物打印的肾脏和骨骼3D生物打印的具有人体细胞功能的仿生组织3D生物打印的血管用3D打印的器官替代受损或者衰竭的人体器官，一直是科学家们追求的梦想之一。3D生物打印正处于快速发展的阶段，除了各类组织支架和器官的替换，还将广泛应用于手术分析策划、体外肿瘤分析、体外药物和毒物的器官水平试验等各个场景。三、生物墨水的研究为

4、什么如此重要？3D生物打印机的原料为生物墨水，它是由活细胞、细胞培养基质、恰当的生长因子、完善的添加组方和精心挑选的塑形材料等组成的混合物，生物墨水的组成配方、培养条件和打印控制，是3D生物打印技术中最关键的挑战。3D生物打印机的原料为生物墨水我们着重探讨生长因子对于生物墨水的重要作用。生长因子是一类能刺激细胞生长活性的多肽类物质，通过与特异的、高亲和的细胞膜受体结合，能够调节细胞生长与其他细胞功能。生长因子存在于血小板和各种成体与胚胎组织及大多数培养细胞中，对不同种类细胞具有一定的专一性。通常培养细

5、胞的生长需要多种生长因子有顺序的协调作用。3D生物打印面临的一大挑战，便是打印出的组织器官的活性问题，这依赖于生物墨水中多种因素的综合作用，其中生长因子是重要的研究对象。科学家们在面对不同的打印器官时，多重筛选、反复试验、大量分析，最终才能确定最适合的生长因子和浓度。四、皮肤的3D生物打印研究皮肤由表皮、真皮和皮下组织构成，并含有附属器官以及血管、淋巴管、神经和肌肉等。皮肤是人体面积最大的器官。一个成年人的皮肤展开面积在2平方米左右，重量约为人体重量的1/20。皮肤主要承担着保护身体、排汗、感觉冷热和

6、压力等功能，同时还是爱美人类最最关注的焦点，护肤科技的发展，越来越受到研究者和商业公司的关注。皮肤的结构图表皮是皮肤的最外层，平均厚度为0.2毫米，根据细胞的不同发展阶段和形态特点，由外向内可分为5层：角质层、透明层、颗粒层、棘细胞层和基底层。其中基底层又称生发层，此层细胞不断分裂，逐渐向上推移、角化、变形，形成表皮其他各层，最后角化脱落。在皮肤组织的3D打印中，研究机构、各大公司甚至美国军方，都投入了大量的精力来制造有活性的人造皮肤。其目的之一是用来在医疗中修复病人的受损皮肤，这相较于过往的植皮手术

7、，将更加快捷和安全。目的之二是用人造皮肤进行皮肤相关的药品、化妆品的体外测试，这样的测试比传统的动物测试、真人测试，更加便捷和可量化。目的之三是希望未来能够进行人体皮肤的更换，把衰老暗黄褶皱粗糙的皮肤，更新成光滑鲜嫩的皮肤，化妆品行业对这些更加感兴趣。皮肤的3D打印：(A)三维建模，(B)脂肪原型，(C)皮肤产品由中美团队共同组建的新型公司Rosalya，致力于利用生物3D打印技术来改善美，准确说是改善人类的肌肤，使其看起来更加美丽年轻。五、Rosalya公司的3DPUFF™水光刀Rosalya公司联

8、合英国著名医学院和多家生物医药研机构，基于对“生物墨水”的深入研究，反复试验不同生长因子对不同组织细胞的影响，经过大量的实验数据分析，选取其中有效的皮肤类生长因子，应用到产品的研发中。同时，Rosalya公司利用3D生物打印的人体皮肤，更高效的、直观的、数据化的测试多种生长因子的功效及副作用，因此迅速推进了技术进展，成功开发出3DPUFF水光刀，在全球多地的临床机构中已引起轰动。Rosalya公司拥有优化的FGF/EGF细胞生长因子组合的独家配方。FGF