世界首例!3D打印人造气管并成功移植 

3D打印应用 /[医疗]
2024-03-08 18:31
3D打印器官首次成功移植到患者体内,这是医学领域的一个里程碑式时刻。现在,这位韩国患者的新气管正在康复中,该气管部分是由他人的干细胞制成。
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据资源库了解,来自韩国首尔圣母医院的专家团队,包括科学家、医生和工程师,在2023年完成了这一开创性的3D打印气管移植手术,受益者为一名50多岁因甲状腺癌手术切除部分气管的女性。

3D打印的气管是由什么制成的?

这项创新技术,为患者3D打印了特定尺寸的人造气管,主要由来自其他人的鼻干细胞和软骨细胞制成的软骨和粘膜内层组成。此外,该气管结构还包含了聚己内酯(PCL)和生物墨水以增强支撑,其中生物墨水富含活细胞,用于3D生物打印中创建活组织。虽然PCL材料可生物降解,预计寿命为五年,但科学家们希望这足以促进患者身体自我气管再生。
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不同细胞打印方法的对比,图片来自:T&R Biofab

这项手术的一个重大进步是患者无需使用任何免疫抑制剂。六个月后,手术区域不仅愈合良好,新的血管也开始形成。这一成就为甲状腺癌、先天性异常或气管损伤的治疗开辟了新的可能性,有望彻底改变这些状况的治疗方法。

如何3D打印气管?

气管的大小和尺寸需要根据患者具体情况而定。首先,团队收集了患者的CT和MRI数据,以便设计出完美贴合的产品。在这种情况下,气管的长度必须小于5 厘米。共花了不到两周的时间打印出来,并通过半天的手术移植到患者体内。
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3D生物打印机,图片来自:图片来自:T&R Biofab

这一成果是韩国天主教大学、嘉泉大学和生物医学工程公司T&R Biofab合作的结果,后者专门设计了能够打印中空管状结构的高精度3D打印机。这次手术的成功,汇集了20年的研究成果,最早的实验室研究可以追溯到2004年。在此期间,主要研究人员收集了实验室数据,包括对比格犬等动物进行的测试。据T&R Biofab称,通过这些支持数据赢得了监管机构的批准。
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3D打印生物组织样本,图片来自:T&R Biofab

T&R Biofab的科学战略主管Paulo Marinho博士强调,虽然3D生物打印目前还不能完全解决器官移植短缺的问题,但它确实为特定器官和疾病的治疗提供了新的希望。例如,2019年《自然·通讯》上发表的一项研究显示,通过3D打印的干细胞衍生心脏贴片有助于治疗老鼠的心脏梗死,这表明3D生物打印技术在未来可能在医学领域发挥重要作用。
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