生物医疗3D打印技术的几大要素和发展方向是什么?
诺普联合创始人杨熙博士为我们分享“3D生物打印-再生医学皇冠上的明珠”,其中重点介绍了3D生物打印技术的几大要素以及今后的发展方向和趋势。
分享环节
3D生物打印是一个非常交叉和融合的学科,它集合了机械、材料、细胞等多种相关领域的技术 ,是一种利用3D增材制造原理,利用生物材料、生长因子、细胞等活性材料,以重建人体组织和器官为目标的跨学科、跨领域的新型再生医学工程技术。
组织医学和再生医学的发展历史
80年代组织工程的兴起以及干细胞引入的再生医学技术,让人们看到了解决器官缺损的希望。
20世纪以后,越来越多的科学家加入到推进再生医学技术发展的行列中。到2010年,整个再生医疗产业逐步重构,迎来良性的发展。截至2014年,全球约有700多家组织工程和再生医学相关的企业,上市的有数百种医学产品,主要应用于皮肤、骨、心脏以及心血管疾病等领域,被认为是非常有希望的一个行业。
传统组织工程与3D生物打印
传统组织工程
传统组织工程的方法主要有两种:
使用生物相容性材料或者动物源性的材料。由于材料在功能以及制造方法上的局限性,修复和替代的效果往往存在缺陷,例如用脱细胞方法将牛的跟腱构建成含有胶原的人工皮肤,由于是异体组织且并不含有修复和替代的活性物质,使得功效上有很大缺陷;
将细胞种植在预先成型的支架上。由于植入细胞技术的分辨率和支架材料内部结构的限制,不能精确控制形成仿生组织的细胞的位置和分布情况,在稳定性和尺寸上存在限制,严重阻碍了组织工程的产业化发展。
3D生物打印
由于3D生物打印能精确控制材料、细胞的位置与分布,能够个性化构建组织工程产品,同时具有最大仿生性和最小排异性等特点,解决了限制大规模生产的问题,在稳定性、速度和成本上都优于传统组织工程方法,因此在临床上有更广泛的应用前景。
3D打印在医疗上的发展和应用大概分为四个层次:
没有生物相容性的材料,用于如医疗模型和体外医疗器械等;
有生物相容性要求,要进入人体,但是不能降解,如陶瓷等,属于永久植入的概念;
材料可降解,也可刺激人体自身修复,但不能够突破自身修复的限制;
以活性细胞和细胞外基质等为材料,以细胞为介入单元,是真正现代意义上的3D生物打印。
本文主要涉及的是第四层次,即构建新型的组织器官移植物,最终实现组织器官的移植。
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