文/陳根

3D打印技術(shù)承載了人們對(duì)未來(lái)制造模式的想像，是數(shù)字時(shí)代人類(lèi)技術(shù)積累到一定階段所孕育出來(lái)的新技術(shù)，尤其是在醫(yī)療領(lǐng)域。

組織工程支架中層次結(jié)構(gòu)、化學(xué)和功能活性的整合對(duì)于模擬天然骨組織非常重要。骨骼是一種高度礦化的組織，在環(huán)境條件下，在有骨細(xì)胞存在的情況下，通過(guò)有機(jī)基質(zhì)中礦物相的連續(xù)結(jié)晶而形成。盡管近年來(lái)在復(fù)雜工程組織的生物制造方面取得了一些進(jìn)展，但骨微環(huán)境異質(zhì)性的復(fù)制一直是構(gòu)建仿生骨支架的主要挑戰(zhàn)。

在這樣的背景下，受骨生物礦化過(guò)程的啟發(fā)，悉尼新南威爾士大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種陶瓷墨水，這種墨水可以讓外科醫(yī)生3D打印出帶有活細(xì)胞的骨骼部分，這些活細(xì)胞可以用來(lái)修復(fù)受損的骨組織。

研究人員們利用3D打印機(jī)部署了一種由磷酸鈣組成的特殊墨水，開(kāi)發(fā)了一種新技術(shù)，稱(chēng)為細(xì)胞懸浮液中的陶瓷全方位生物打?。–OBICS），使他們能夠打印出在水中幾分鐘內(nèi)硬化的類(lèi)骨結(jié)構(gòu)。

新南威爾士大學(xué)化學(xué)學(xué)院的伊曼·魯哈尼博士表示，雖然3D打印模擬骨骼結(jié)構(gòu)的想法并不新鮮，但這是第一次在室溫下制造出這種材料，并且沒(méi)有受到化學(xué)物質(zhì)的輻射。

這項(xiàng)技術(shù)不可謂不獨(dú)特，醫(yī)護(hù)人員可以直接把它擠壓到有細(xì)胞的地方，直接進(jìn)入含有細(xì)胞、血管和脂肪的骨骼，并且在該區(qū)域打印出一個(gè)已經(jīng)含有活細(xì)胞的類(lèi)似骨骼的結(jié)構(gòu)，以形成一種化學(xué)結(jié)構(gòu)類(lèi)似于骨骼構(gòu)造塊。

而在生物環(huán)境中，這種轉(zhuǎn)化是快速的、無(wú)毒的，只有當(dāng)墨水暴露在體液中時(shí)才開(kāi)始，這將為外科醫(yī)生提供充足的時(shí)間。而要知道，這項(xiàng)發(fā)明之前，如果需要骨質(zhì)材料來(lái)修復(fù)特定患者的骨組織，醫(yī)務(wù)人員必須進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室使用高溫爐和有毒化學(xué)品制造結(jié)構(gòu)，并且在實(shí)驗(yàn)室里制作出材料后，再拿到臨床上，必須進(jìn)行大量清洗，然后在其中加入活細(xì)胞。

新的技術(shù)則是在有活細(xì)胞的地方直接擠出材料，就像患者骨骼中的空腔，該結(jié)構(gòu)可以在該區(qū)域中直接打印出已經(jīng)含有活細(xì)胞的材料。當(dāng)墨水與含有活細(xì)胞的膠原物質(zhì)結(jié)合時(shí)，就可以原位制造骨樣組織，這將適用于骨組織工程應(yīng)用、疾病建模、藥物篩選以及骨和骨軟骨缺損的原位重建。

或許，3D打印機(jī)成為手術(shù)室標(biāo)配的那一天已經(jīng)不再遙遠(yuǎn)。