3D生物打印"易容术"使皮肤创伤士兵有望"重获容颜

  • 制 图:曾敬戈

    用3D打印为自己造个“脸”,听起来的确惊悚。日前,俄罗斯研讨人员表明,首张人工皮肤将于2018年年末在俄罗斯正式面世。无独有偶,美国硅谷一家公司也于近来推出了3D面部相机与3D面部打印机的“组合体”,可轻松制作出人皮面具。

    带来这一改动的是3D生物打印技能??一种以计算机三维模型为“图纸”,安装特制“生物墨水”,终究制作出人工器官和生物医学产品的新科技手法。跟着相关技能的快速展开,3D生物打印不只会敞开人类“易容术”,而且在经济日子和国防军事等范畴也有广泛的运用远景。

    揭开面纱??

    人工皮肤是怎样炼成的

    在医疗技能高度发达的今日,战场作战的战士一旦因烧伤引起皮肤损害,仍缺少有用的医治办法。曾几何时,研讨人员还专门在试验室里展开过人体安排结构的培育作业。但从上个世纪80年代日渐鼓起的3D生物打印技能,无疑为“人工”皮肤打开了一扇大门。

    此前,西班牙研讨人员曾研宣布一款3D生物打印机。这种打印机可制作出足以“以假乱真”的功用性仿人类皮肤,不只可用于相关测验研讨,更可对皮肤受损患者进行修正移植。

    但是,人工皮肤的制备说起来简略,做起来难。看似薄薄的一层皮肤,除了要担任人体与外部环境的“保镳”使命外,还要具有感觉、调温文排泄汗液等许多功用。要想在安排结构“形似”的基础上,进一步研制出具有安排功用、愈加“神似”的皮肤,这无疑对生物打印技能提出了极高要求。

    现在,用于制备人工皮肤的3D生物打印机,匠心独运地规划出一种“生物墨水”,这一墨水运用的是由血浆、蛋白质和皮肤细胞组成的共同配方,在计算机的精确操控下,能按必定结构有序摆放并进行物质堆积,然后制备出人工皮肤。

    人工皮肤的制备离不开3D打印机的精确操控。要想将人工皮肤的各个“零件”完美安装,有必要首要对受损害部位构建完好的“三维地图”。在计算机的精确操控下,把各种组分依照皮肤的“地图”精确堆积、层层叠加,才干得到人工皮肤的根本雏形,随后经过一段时间的精心培育,人工皮肤才算是功德圆满。

    3D生物打印制备人工皮肤的一大优势就是简洁方便。它不再需求阅历皮肤安排切片分化、将细胞放置在试验器皿中培育这些绵长进程,只需求对患者的皮肤细胞提取剖析后进行短时间培育,经过1-2天就可开端作业。

    科技革新??

    生物打印绝非“一日之功”

    跟着3D生物打印技能的日渐老练,不久之后人们或许就可运用3D打印机敞开皮肤的流水线出产形式。那么,3D生物打印技能背面又有哪些不为人知的精彩呢?

    3D生物打印不同于“板滞固化”的传统3D打印,它的终极目标是制作“有血有肉”的生命体安排与器官。早在2009年,第一台3D生物打印机制备成功,并被《时代周刊》评为年度50项最佳创造之一。尔后,3D生物打印进入到展开效果“井喷”阶段,美国研讨人员运用复合细胞的水凝胶资料,逐层打印并构建出相似肾脏的结构。一起,他们还创建出一台能够制作器官、安排和骨骼的3D打印机,可为患者供给量身定做的器官替代品。此外,日本研讨人员将人工蛋白质资料经过3D打印制备成骨骼或软骨,可进一步医治患有相关骨科疾病的患者。

    3D生物打印的“独门绝技”就在于,它用来为皮肤“搭积木”的是“生物砖”。这是一种具有仿生功用的新式干细胞培育体系,在现代医学精确扫描和计算机快速建模技能支持下,运用计算机精确操控逐层堆积“生物墨水”,就可制备出具有仿生结构的植入体。估计3D生物打印技能将在五年内完成对功用性血管的打印,在十年内完成心脏或肝脏等器官的打印,必然引领现代医学的一场技能革新。

    迄今为止制备的3D生物打印植入体,大多还只具有简略的仿生结构,并不能彻底仿照人体重要器官的杂乱结构和功用。究竟,要想真实完成杂乱安排结构的打印,涉及到巨大杂乱的生物医学范畴,但它仍旧为此供给了无限可能。

    想象未来??

    “易容术”能否梦想成真

    运用3D生物打印制备的新式人体皮肤,既仿照了皮肤的天然结构,金沙国际娱乐游戏官网,又能为皮肤供给满足的机械强度和弹性。此前,美国研讨人员就曾经过3D打印技能成功制备出足以“以假乱真”的人工假耳。这种人工耳朵不只在外观和功用上与真耳相差无几,而且植入人体3个月内还可长出软骨,并逐渐完成相关功用。这项效果不由让人考虑,3D生物打印能否让“易容术”梦想成真?

    正是看到了3D生物打印技能未来巨大的运用远景,美军迅速展开相关技能研讨。现在,美国陆军正在对再生医学和3D生物打印技能进行出资。美国国防部建立了武装部队再生医学研讨所,涉及到多所大学、军事试验室和相关研讨人员。3D生物打印范畴的“排头兵”美国北卡罗来纳州维克森林大学也是成员之一。他们的首要研讨方向就是战场受损害的皮肤修正以及人体细胞、安排和器官的再生功用研讨。

    美军前哨作战统计数据显现,烧伤占到了战场伤亡总数的10%-30%。尤其是在现代战役高度机械化和信息化的大布景下,防护装甲和信息化作战大大提升了战场生存率,但肢体残损、面部损害和严峻烧伤的战士数量仍占有较高份额。凭借3D生物打印技能为受伤战士打印皮肤、修正战役伤口成为研讨热门。现在,美军武装部队再生医学研讨所现已运用3D生物打印技能展开器官、肢体、骨骼、肌肉和心血管体系的再生技能研讨,并逐渐完成了受伤部位扫描、快速建模等关键技能打破。

    但是,3D生物打印技能真实投入运用,仍旧有很长的路要走。人体是个杂乱而奇特的体系,咱们现在仍未能精确解码细胞之间的功用传递。人工的3D打印器官即便在放入人体后不会遭受排挤,但怎么真实与人体细胞交融,怎么真实发挥出器官的成效等问题尚待研讨。

    3D生物打印制备的很多效果,即便不用于人体修正,也可在医学研讨、制药、美容、机器人技能和传感范畴得到广泛运用,或将深入改动咱们的日子。未来,凭借3D生物打印为自己量身定制一款“特别皮肤”,完成“易容术”也不是没有可能。(张瑷敏 杨诗杰)