芯片上的器官
虽然3D打印器官移植到人体项目想要获得FDA的批准可能还需要长达十年的时间,但是这种创造出器官组织的新技术仍然拥有非常广阔的医学前景。
打印出可长时间存活的人体器官将帮助医药公司无需再通过动物器官进行临床试验,而使用人体组织器官进行实验将有助于产生更加精确的研究结果。
研究人员目前正在尝试从人体器官上任意摘取一层极薄的组织来进行器官的复制。而这一过程将被称之为“器官芯片”或“器官上的人类”。科学家们多年来一直使用摘取人类表面皮肤的组织来进行皮肤移植手术,通过细胞的自我复制性来治疗大面积的皮肤损伤。然而,3D打印技术将要比这一过程更加复杂和先进。不过另一方面,整个过程也更加艰巨和困难。3D细胞复制需要一个更精确的可重复过程来通过计算机辅助设计软件(CAD),通过注射器来完整的打印出可用的人体器官。
“使用3D打印技术可以给我们无限的再现行和自动化方式,来扩大器官的制造规模。”莱斯大学生物工程学教授Jordan Miller表示。最近Jordan Miller帮助宾夕法尼亚大学生物工程学实验室进行精密组织器官打印的工作。
要想制造出可长时间存活并可用的活体组织,首先必须要理解它的工作原理。“这是一个非常复杂的挑战,”Miller说道。“我们并不知道人类所有的身体结构,而且我们仍然在学习之中。因此,我们同样还不了解我们要重建的这些组织器官的所有特性。不过目前我们已经发现了一些证据来证明其实并不需要重新创建这些器官的所有功能。”
Miller和他的团队认为,如果他们仅仅重建某个组织的一部分,而不是完整的器官,那么这些组织一旦被植入人体之后,同样可以自己继续生长成一个具有完整功能的器官。“我们已经有了一些获得成功的薄膜组织、皮肤、角膜和膀胱等,但是在讨论到肝脏或肾脏这些器官时,一切又变得更加复杂了。在非实验室的普通环境下,这些细胞都非常脆弱,而对于我们来说最大的难度就是如何让它们继续存活。”Miller表示。“我们要打印的细胞不像是皮肤移植那样仅仅是10层20层,而研究人员正试图打印出5000层甚至是10000层的细胞组织。”