Medical Applications of 3D Printing
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來源： 生物谷
近幾年來，3D列印技術的問世以及普及，給科學技術的發展以及人們的日常生活，帶來了前所未有的便利。在生物醫學研究與臨床治療領域，3D列印技術的貢獻也是功不可沒，下面小編就對這一領域的最新進展做一下盤點。
1. Circulation Res：重磅！3D列印補丁或有望修復心臟病患者受損的心臟
近日，發表在國際雜誌Circulation Research上的一篇研究報告中，來自明尼蘇達大學等機構的研究人員，透過研究開發出了一種，具有革命性的3D生物列印補丁，其能夠幫助修復心臟病發作後，患者的出現疤痕的心臟組織，該研究對於後效治療心臟病發作患者，機體的組織損傷非常關鍵。
據美國心臟協會數據顯示，心臟病是引發美國人死亡的頭號兇手，其每年會引發超過36萬人死亡；在心臟病發作期間，患者機體的血流，往往不會泵入到心臟肌肉中，從而就會引發心臟細胞死亡；我們的機體無法替換掉這些心肌細胞，因此機體的心臟中就會形成疤痕組織，從而就會使得患者處於心臟功能受損，以及未來暴發心力衰竭的風險之中。
這項研究中，研究人員利用基於雷射的3D生物列印技術，將衍生自成體心臟細胞的幹細胞，摻入到了一種特殊支架中，這種幹細胞就能夠在特殊支架生長，並且在實驗室的培養皿中，還可以實現同步跳動。
當將細胞補丁置於模仿心臟病發作的，小鼠模型機體中時，研究者發現在接下來四週時間裡，小鼠機體的心臟功能發生了明顯的增加，由於這種補丁是由心臟中，土生土長的結構蛋白和細胞組成，其會轉變成為心臟中的一部分，並且被機體所吸收，這樣就可以讓患者免於手術了。
當將細胞補丁置於模仿心臟病發作的，小鼠模型機體中時，研究者發現在接下來四週時間裡，小鼠機體的心臟功能發生了明顯的增加，由於這種補丁是由心臟中，土生土長的結構蛋白和細胞組成，其會轉變成為心臟中的一部分，並且被機體所吸收，這樣就可以讓患者免於手術了。
研究者Brenda Ogle說道，這是治療心臟病的一項巨大突破，未來我們或許應該擴展到，對大型動物的心臟進行修復，比如人類。
這項研究不同於此前研究的一點，就在於研究者能夠根據原始心臟組織的數位三維結構蛋白，開發出這種補丁，這種數位模型，能夠透過3D列印技術，製造出心臟天然的物理結構，未來或有望，對衍生自幹細胞的心臟細胞類型進行整合，僅利用3D列印技術，研究人員就能夠達到一微米的分辨率，來模擬原始心臟組織的結構。
這項研究不同於此前研究的一點，就在於研究者能夠根據原始心臟組織的數位三維結構蛋白，開發出這種補丁，這種數位模型，能夠透過3D列印技術，製造出心臟天然的物理結構，未來或有望，對衍生自幹細胞的心臟細胞類型進行整合，僅利用3D列印技術，研究人員就能夠達到一微米的分辨率，來模擬原始心臟組織的結構。
研究者非常驚訝，這種3D補丁能夠讓心臟組織具有複雜性，他們也能夠觀察到支架中排列整齊的細胞，以及跨越補丁結構的持續電信號波。
最後Ogle說道，下一步他們還將通過更為深入的研究，來開發在豬心臟中進行檢測的大型補丁，而豬的心臟和人類心臟在尺寸上非常相似。
最後Ogle說道，下一步他們還將通過更為深入的研究，來開發在豬心臟中進行檢測的大型補丁，而豬的心臟和人類心臟在尺寸上非常相似。
2. J Neurointerv Surg：顱內動脈的3D列印模型推動高分辨MRI的進步
來自南卡羅琳娜醫科大學的中風神經學家們，與與來自麻省理工學院的生物工程師，合作完成了一個顱內狹窄動脈的3D仿真模型。這一模型可以被用於，規範高分辨MRI掃描的診斷方法。相關結果發表在最近的《Journal of NeuroInterventional Surgery》雜誌上。
高分辨的血管壁MRI技術，主要用於研究腦血管中的斑塊成分，對於顱內動脈粥樣硬化的病理分析，具有重要的作用。然而，由於高分辨MRI的操作流程，一直以來不夠規範，使得不同診療單位之間，無法共享數據。因此該技術，沒有得到長足的發展。
為瞭解決這一問題，來自南卡羅琳娜醫科大學的神經學家Turan，與來自麻省理工學院的生物工程師們，合作設計了一款顱內動脈仿真血管模型。
該模型能夠逼真地反映顱內動脈的狹窄狀態，以及內部存在的斑塊結構。目前，該模型正在各大研究所廣泛研究，並將用於建立標準化的MRI診療方法。文章中的成像試驗結果，分別來自於6項美國境內的醫學試驗，以及兩組來自於中國的醫學試驗。
該模型能夠逼真地反映顱內動脈的狹窄狀態，以及內部存在的斑塊結構。目前，該模型正在各大研究所廣泛研究，並將用於建立標準化的MRI診療方法。文章中的成像試驗結果，分別來自於6項美國境內的醫學試驗，以及兩組來自於中國的醫學試驗。
精細的「操作平台」，是建立高分辨MRI成像技術，標準流程的重要前提條件。然而，要想完成這一平台的設計，需要若干年的時間。對於研究者們來說，下一個重點研究的問題，是在不同的生產廠商出品的MRI儀器之間，建立能夠相互辨識的網路。
中國是該「平台」的共享地之一，同時也是顱內動脈粥樣硬化高發的國家之一。Turan正在與協和醫學院的研究者們建立合作，利用更多的試驗數據，完善這一基於3D模型建立的平台。
「只有加強合作，才能夠更快地取得進展，而這一平台為我們的合作提供了有利的工具」，Turan說道。
3. Biomaterials：什麼？菠菜可以用來做心臟組織？
研究人員已經成功地使用菠菜葉，來造出具有完整血管、能輸送血液的的功能良好的人體心組織。為瞭解決捐助器官長期的短缺問題，科學家一直致力於在實驗室裡，培養各種組織，甚至整個器官。 但是培養細胞只是解決方案的一部分 ——如果沒有恆定的血液供應，他們根本就不會茁壯成長。
建構可以工作的精細血管（也稱為脈管系統）網路，是非常困難的，特別是毛細血管，只有5到10微米寬。 血管的功能是傳輸這些組織樣本，所需的氧氣和營養。現在由伍斯特理工學院（WPI）的科學家領導的團隊，已經透過使用植物中，已存在的微小的靜脈網路，將菠菜葉成功地轉化為活的心臟組織。
科學家在他們的文章中寫道：「植物和動物用來輸送液體、化學物質和大分子的方法，從根本上是不同的，但是在血管網路結構方面，也有驚人的相似之處。」
研究人員不用試圖從頭開始，建構脈管系統，他們只需剝離菠菜葉，直到僅剩將葉子，保持在一起的精細纖維素結構。
研究人員不用試圖從頭開始，建構脈管系統，他們只需剝離菠菜葉，直到僅剩將葉子，保持在一起的精細纖維素結構。
植物中的纖維素是實驗室生長樣品中，使用的重要材料，因為它已經被很好地研究過，與生物組織相容，而且還便宜--植物資源非常豐富且容易生長。
在這項研究裡，科學家是在當地市場上購買的菠菜。為了獲得菠菜的細小血管結構，該團隊通過在葉子中循環一種洗滌劑溶液，來將植物細胞衝走，這個過程稱為脫細胞。
在這項研究裡，科學家是在當地市場上購買的菠菜。為了獲得菠菜的細小血管結構，該團隊通過在葉子中循環一種洗滌劑溶液，來將植物細胞衝走，這個過程稱為脫細胞。
首席研究員Joshua Gershlak說：「我之前已經對人類心臟進行了脫細胞化工作，當我看著菠菜葉時，它讓我想到主動脈。」
「所以我想，讓我們來灌注植物的莖。我們一開始不確定它會奏效，但事實證明這個方法是容易且可複製的，它在許多其他植物上也奏效。」
「所以我想，讓我們來灌注植物的莖。我們一開始不確定它會奏效，但事實證明這個方法是容易且可複製的，它在許多其他植物上也奏效。」
該團隊還剝離了歐芹和甜蒿的葉子，並在花生植物毛根中也用了此技術。他們期望通過進一步的研究，讓為不同的組織選擇不同的植物成為可能——例如，木材的結構可能在骨骼工程中是有用的。
為了在真實的組織樣品中，測試纖維素支架，他們最終使用菠菜，因為它和心臟組織一樣具有高密度的輸送管。研究人員將菠菜葉血管結構，與心肌細胞接種，他們興奮地看到，在幾天之內，心臟細胞就像人體組織一樣，開始自發收縮。
為了在真實的組織樣品中，測試纖維素支架，他們最終使用菠菜，因為它和心臟組織一樣具有高密度的輸送管。研究人員將菠菜葉血管結構，與心肌細胞接種，他們興奮地看到，在幾天之內，心臟細胞就像人體組織一樣，開始自發收縮。
Gershlak說：「現在的想法是，既然我們已經得到具有血管網路的非常薄而平坦的組織，所以我們應該能夠疊加多個葉子，並創建一塊心臟組織。」
心臟組織移植對於心臟病發作後，心臟已經損傷、不能再愈合的患者是有用的。到目前為止，這項研究只是一個概念證明，而且該團隊仍在尋找，將其與活的人體組織結合在一起的方式。
研究人員寫道：「目前尚不清楚植物脈管系統，如何融入人身上的脈管系統，以及是否存在免疫反應。」但該團隊總體來講還是十分樂觀的。
心臟組織移植對於心臟病發作後，心臟已經損傷、不能再愈合的患者是有用的。到目前為止，這項研究只是一個概念證明，而且該團隊仍在尋找，將其與活的人體組織結合在一起的方式。
研究人員寫道：「目前尚不清楚植物脈管系統，如何融入人身上的脈管系統，以及是否存在免疫反應。」但該團隊總體來講還是十分樂觀的。
WPI實驗室的生物醫學研究員Glenn Gaudette說： 「我們真的相信這種支架能夠幫助治療。 我們還有更多的工作要做，但到目前為止這是非常有希望的。」
「此方法簡單到只需要資源豐富的菠菜葉，並把它變成一種有血液流經的組織，這真是非常令人興奮的，我們希望它能夠在此領域取得重大進展。
「此方法簡單到只需要資源豐富的菠菜葉，並把它變成一種有血液流經的組織，這真是非常令人興奮的，我們希望它能夠在此領域取得重大進展。
「這不是科學家在培養組織時第一次在植物上尋求啓發——加拿大渥太華大學的Pelling實驗室，去年成為頭條新聞，他們的項目是用蘋果切片生長人類耳朵。
而不僅僅是生物組織科學家們，在植物系統內部探索——上個月，研究人員成功地發展了一個「機器人玫瑰」，其莖葉和葉子內部，具有電子循環功能。使用菠菜也不是創建人體組織血管網路的唯一方法。
科學家一直在研究使用3D列印來創建血管，並且剛剛有少量成功案例被報導。時間會證明，哪種方法在實驗室外更可行，但這絕對是一個令人興奮且矚目的發現。
科學家一直在研究使用3D列印來創建血管，並且剛剛有少量成功案例被報導。時間會證明，哪種方法在實驗室外更可行，但這絕對是一個令人興奮且矚目的發現。
4. mBio ＆ eLife：利用小型3D球體模型，就能夠有效抵御結核病
近日，來自南安普敦大學等機構的研究人員，透過研究開發了一種，在實驗室用於研究人類機體感染的新型3D模型，文章中研究人員利用靜電封裝技術，製造出了一種小型3D球體，其能夠在被結核分枝桿菌（TB）感染的人類細胞中，產生密切反映患者機體疾病的狀況，相關研究刊登於國際雜誌mBio和eLife上。
這種新型3D球體，能夠幫助研究人員深入研究機體，感染結核病時所發生的事件，同時研究者也希望基於本文研究結果，開發出新型的抗生素療法和抵御結核病的疫苗。
研究者Paul Elkington教授說道，這是結核病研究領域的一項重大研究進展，這種3D球體能夠在膠原蛋白基質中，被創建以便其看起來，和人類肺部非常相似，與此同時也能夠產生一種特殊環境，來使得治療患者的特殊抗生素，能夠有效殺滅引發肺結核的細菌，目前這在其它2D模型系統中還無法實現，這種新系統或將加速研究人員，尋找治療人類結核病新型療法及開發疫苗的速度。
研究者Paul Elkington教授說道，這是結核病研究領域的一項重大研究進展，這種3D球體能夠在膠原蛋白基質中，被創建以便其看起來，和人類肺部非常相似，與此同時也能夠產生一種特殊環境，來使得治療患者的特殊抗生素，能夠有效殺滅引發肺結核的細菌，目前這在其它2D模型系統中還無法實現，這種新系統或將加速研究人員，尋找治療人類結核病新型療法及開發疫苗的速度。
此外，這種新型3D球體結構，還能夠將整個實驗過程延長至三週，是標準2D模型系統的4倍多，還能夠為科學家們提供更多資訊，來闡明患者機體感染的發生過程，以及不同干預措施對患者疾病的效果。
下一個階段研究人員希望，同位於德班的非洲衛生研究院的研究人員進行合作研究，目前在德班有著較高的結核病發病率，而且研究人員也希望盡快引入這種3D模型，來對高風險結核病患者機體的細胞，進行深入研究。
研究者Elkington補充道，我們很高興能夠對研究進一步擴展，並且聯合多個專家，開發新一代的實驗室系統，來用於更多疾病的研究，尤其是那些在資源匱乏國家中，比較流行的傳染性疾病；同時我們也將利用所開發的新型3D模型，來同對臨床樣本進行研究的工程學和生物學方法進行整合，最終開發出用於研究人類機體感染的全新系統。
來自非洲衛生研究院的研究人員Al Leslie博士表示，目前我們同很多傳染病專家，以及工程師在一起工作，我們堅信透過長期的聯合研究，定能在結核病領域的研究，取得突破性的研究成果，同時我們也希望能夠開發出新型療法，來有效抵御結核病的傳播，當然本文中所開發的新型3D模型，也將會加速我們在抵御致死性疾病傳播領域的發現步伐。
5. Biofabrication：首次開發出三維生物列印機列印人皮膚
在一項新的研究中，來自西班牙馬德里卡洛斯三世大學（UC3M）和格雷戈里奧-馬拉尼翁綜合大學醫院（Hospital General Universitario Gregorio Mara?ón）的研究人員，與BioDan集團（BioDan Group）合作，開發出一種三維生物列印機原型，從而能夠製造出完全功能性的人類皮膚。
這種皮膚適用於移植到病人體內，或者用於研究或測試化妝品、化工產品和藥用物品。相關研究結果近期發表在Biofabrication期刊上，論文標題為「3D bioprinting of functional human skin: production and in vivo analysis」。
這種皮膚適用於移植到病人體內，或者用於研究或測試化妝品、化工產品和藥用物品。相關研究結果近期發表在Biofabrication期刊上，論文標題為「3D bioprinting of functional human skin: production and in vivo analysis」。
在這項研究中，研究人員首次證實利用這種新的三維列印技術，製造出合適的人類皮膚是可能的。論文共同通信作者、UC3M生物工程與航空航天工程系教授José Luis Jorcano指出，這種皮膚「能夠被移植到病人體內，或者用於商業環境中大量地測試化工產品、化妝品或藥用物品，並且針對這種測試制訂出，與這些用途相匹配的時間表和價格」。
這種新的人類皮膚是利用生物打印製造出的人類器官之一。它具有天然的人類皮膚的組織結構：位於最外面的具有角質層的表皮，起著抵御外部環境的作用；比表皮位於更深處和更厚的真皮。真皮是由產生膠原蛋白的成纖維細胞組成的。膠原蛋白，讓皮膚具有彈性和機械強度。
生物墨水（bioink），是三維生物列印的關鍵。當利用三維生物列印機製造皮膚，而不是墨水盒和彩色墨水時，研究人員使用了攜帶生物組分的噴射器。
根據格雷戈里奧-馬拉尼翁綜合大學醫院研究員Juan Francisco del Ca?izo的說法，「瞭解如何混合這些生物組分、在什麼條件下，利用它們開展研究，以至於細胞不會發生功能惡化，以及如何正確地儲存產品，在這種系統中發揮著至關重要的作用。」
儲存這些生物墨水的行為，是由一台電腦控制著的。這台電腦以一種有序的方式，將它們儲存在列印床上，隨後製造出人皮膚。
根據格雷戈里奧-馬拉尼翁綜合大學醫院研究員Juan Francisco del Ca?izo的說法，「瞭解如何混合這些生物組分、在什麼條件下，利用它們開展研究，以至於細胞不會發生功能惡化，以及如何正確地儲存產品，在這種系統中發揮著至關重要的作用。」
儲存這些生物墨水的行為，是由一台電腦控制著的。這台電腦以一種有序的方式，將它們儲存在列印床上，隨後製造出人皮膚。
製造這些組織的過程，能夠以兩種方式開展：利用很多細胞製造同種異體皮膚用於工業過程；利用病人自己的細胞，製造自體皮膚用於治療目的，如用於治療重度燒傷，這種自體皮膚製造方法依具體情況而定。
研究人員注意到，「我們僅使用人細胞和成分，製造出具有生物活性的皮膚，這種皮膚能夠產生它自己的人膠原蛋白，因而避免其他方法中使用的動物膠原蛋白。」這並不是全部，這是因為他們也正在尋找，列印其他人組織的方法。
研究人員注意到，「我們僅使用人細胞和成分，製造出具有生物活性的皮膚，這種皮膚能夠產生它自己的人膠原蛋白，因而避免其他方法中使用的動物膠原蛋白。」這並不是全部，這是因為他們也正在尋找，列印其他人組織的方法。
這種新技術具有幾種優勢。BioDan集團首席執行官Alfredo Brisac指出，「這種生物列印方法，允許以一種標準化的自動化方法製造皮膚，而且這種方法並不如手工製造那麼昂貴。」
當前，這種製造方法正在接受不同的歐洲監管機構的審批，以便確保製造出的這種皮膚，適用於移植到燒傷病人，和具有其他皮膚問題的那些病人體內。此外，這些組織能夠被用於測試藥用物品、化妝品消費者化工產品，畢竟當前的法律要求這種測試，不能在動物體內開展。
6. Cell Stem Cell:創造人工腎臟可能需要這種技術
美國薩克研究所的科學家們，最近開發了一種在體外培養腎祖細胞（Nephron Progenitor Cells）的方法，在此之前一些維持腎祖細胞培養的嘗試經常失敗，培養的細胞或者死亡，或者失去發育潛能，無法保持祖細胞狀態。
腎祖細胞，至少對人類來說，經常只存在於胚胎發育的一個短暫階段。這些細胞會繼續發育形成腎單位，負責血液過濾排出尿液。但是成人體內不存在腎祖細胞，在損傷或疾病狀態下，不能生成新的腎臟組織。
科學家們認為在實驗室中，獲得腎祖細胞，將為研究腎臟發育，最終幫助治療腎臟疾病提供一種新方式。
科學家們認為在實驗室中，獲得腎祖細胞，將為研究腎臟發育，最終幫助治療腎臟疾病提供一種新方式。
其他科學家曾經使用誘導多能幹細胞，獲得腎祖細胞樣細胞，這種方法通常需要花費很長時間，並且很難分離得到比較純的細胞群體，產生的腎祖細胞樣細胞，也只能維持較短時間，幾天之內就會發育成熟變成成體腎臟細胞，因此一直以來沒有穩定的祖細胞群體，可供科學研究。
在研究伊始，研究人員直接從小鼠胚胎中分離腎祖細胞，開發能夠維持祖細胞狀態的方法。他們發現如果將細胞培養在3D培養條件下，再加入一些信號分子混合物，就能夠長時間穩定維持腎祖細胞狀態。隨後將這些3D培養的祖細胞，轉移到其他條件或移植到動物體內，可以發育形成具有功能的腎單位樣結構。
接下來研究人員又利用人類胚胎腎祖細胞，以及從幹細胞分化得到的人類腎祖細胞，找到了適用於人類腎祖細胞培養的方法。他們再一次證明這種方法，能夠在體外長期維持腎祖細胞。
研究人員表示該研究使用的3D培養策略，也有可能應用於其他類型祖細胞的培養。他們計劃接下來研究，培養發育成完整腎臟，所需的其他類型祖細胞的方法。如果能夠實現對其他類型祖細胞的培養，那距離創造一顆可供移植的人工腎臟，將不再遙遠。
研究人員表示該研究使用的3D培養策略，也有可能應用於其他類型祖細胞的培養。他們計劃接下來研究，培養發育成完整腎臟，所需的其他類型祖細胞的方法。如果能夠實現對其他類型祖細胞的培養，那距離創造一顆可供移植的人工腎臟，將不再遙遠。
7. PNAS：利用幹細胞訂製具有抗炎作用的3D列印軟骨
為了不用手術，就可以治療磨損發炎的髖關節，科學家們在類似髖關節股骨頭的3D支架上，誘導幹細胞進行編程生長為新的軟骨，同時結合基因治療，還可以激活新軟骨釋放抗炎分子，防止關節炎復發。該工作由華盛頓大學醫學院的研究人員完成，發表在國際學術期刊PNAS上。
這項技術使用了一種3D可生物降解的合成支架，這種支架可以根據病人關節的準確形狀進行訂製，再利用病人皮膚下脂肪組織中的幹細胞誘導形成軟骨，將其覆蓋在3D支架上從而獲得新的關節軟骨。
隨後將新軟骨植入發炎髖關節表面，用活組織重新覆蓋髖關節，從而消除關節炎疼痛，延緩甚至消除一些病人對關節替換手術的需要。
隨後將新軟骨植入發炎髖關節表面，用活組織重新覆蓋髖關節，從而消除關節炎疼痛，延緩甚至消除一些病人對關節替換手術的需要。
除此之外，研究人員還借助基因療法，將一個基因插入到新生的軟骨細胞中，再用一種簡單藥物將其激活，該基因可以促進抗炎分子的釋放，進而防止關節炎復發。「在有炎症的時候，我們可以給病人一種簡單的藥物，激活我們植入的基因來降低關節部位的炎症，這樣我們就可以在任意時候，停止給藥來關閉基因的表達。」研究人員這樣說道。
這種基因療法是非常重要的，當關節部位的炎症分子水平增加，軟骨會受到損傷，疼痛也會出現。將基因療法加入到幹細胞和3D列印支架技術中，研究人員相信這將有助於阻止關節炎復發，讓植入軟骨發揮更長時間的作用。
有數據表明目前有3000萬人美國人，被診斷為骨關節炎，而骨關節炎的發生率處於上升態勢。該數字中包含許多年齡在40到65歲的相對年輕病人，這些病人由於受到年齡限制，還不適合進行關節替換手術，而傳統的方法又不是特別有效。研究人員認為這部分病人，或在將來成為使用這種新技術的理想候選人
8. 世界上首例3D列印藥物問世
毫無疑問，3D列印技術正在改變整個世界。從工業生產到設計，醫藥以及電力，這一技術對產品，產生了革命性的推動作用。它將曾經昂貴且不易獲得的產品，變得廉價而又普遍。
因此，我們對Aprecia制藥公司剛剛發佈的一項聲明，也不會感到意外。根據《Science News Journal》的報導，Aprecia藥業成為首個利用3D列印技術生產藥物的企業，它們首次透過這一方法生產的藥物叫做"Spritam"，主要用於治療羊癲瘋。
目前，該藥物不僅被成功列印出來，而且得到了FDA的批准，目前該藥物已經在美國上市。3D列印藥物的明顯優勢，在於其快速溶解的特性。透過3D列印的方法，這些藥物以粉末為初始形態，通過逐層疊加成為最後的藥片。
目前，該藥物不僅被成功列印出來，而且得到了FDA的批准，目前該藥物已經在美國上市。3D列印藥物的明顯優勢，在於其快速溶解的特性。透過3D列印的方法，這些藥物以粉末為初始形態，通過逐層疊加成為最後的藥片。
對於"Spritam"來說，3D列印使得其更能夠滿足，吞咽能力障礙的患者的需求（羊癲瘋患者通常會有這樣的症狀）。這些藥物在剛進入喉嚨時，能夠快速溶解，不會造成氣管的堵塞。3D列印將會最終推動個體化劑量，以及訂製藥物組合等未來醫療方向的發展。更重要的是，這一藥物的成功將會為其它藥物的3D列印提供新的希望。
3D列印藥物，是3D列印技術一個革命性的突破，從此，它的用途不僅局限於電子產品與玩具，而是更為嚴肅的，與人類健康息息相關的藥物產品。從3D列印器官，義肢，到如今的藥物，標誌著未來醫療發展的新方向。
9. Biofabrication：手持式3D「列印筆」可高效列印出人類幹細胞
近日，刊登於國際雜誌Biofabrication上的一項研究報告中，來自澳大利亞的研究人員透過研究，利用一種手持式的3D列印筆，在自由模式下成功繪製出了，具有較高生存率的人類幹細胞。研究者開發的這種新型設備，可以幫助外科醫生在手術期間，進行個性化的軟骨移植。
研究者指出，利用水凝膠式的「生物墨水」來攜帶，並且支持人類幹細胞生長，並且利用較低的光源，來凝固「生物墨水」這種列印筆運輸的幹細胞的存活率就會超過97%。而這種新型的3D列印筆同時也為組織工程學研究帶來極大幫助，比如其可以逐層列印出細胞，用來建構可供移植的人工組織。
但在某些情況下，比如進行軟骨修復的過程中，植入物的精確幾何學特性，或許就不能夠被精確應用於外科手術中，這就使得進行人工軟骨組織移植物的前準備工作，變得複雜而且困難；新型列印筆的作用，就好像外科醫生的手一樣，可以將定做好的支架或移植物，準確填入患者機體缺失的部位。
研究者Choong教授說道，這種新型設備的開發，是科學家和臨床醫生共同努力的成果，對於改善研究以及患者的治療，將帶來空前的改變。
研究者Choong教授說道，這種新型設備的開發，是科學家和臨床醫生共同努力的成果，對於改善研究以及患者的治療，將帶來空前的改變。
這種列印筆比較輕便小巧、具有人體工程學特性，及可消毒特性，同時還配備有較低功率的光源及固化劑；研究者認為這種新型設備後期，將可以更好地幫助科學家們「繪製列印」出人類幹細胞，以供臨床研究是治療之用。
10. Biomaterials：3D列印技術用於大腦研究
在一項發表在Biomaterials雜誌的研究中，來自澳大利亞和美國的一隊研究人員，用3D方法列印大腦結構的方法，以便培養神經細胞模擬真實的大腦。大腦佔有2%體重，由超過一億個神經元細胞組成，是個非常複雜的器官。
科學家能運用動物模型研究大腦，但最近很多工作都在試圖尋求替代品，此舉受到英國國家中心NC3Rs（National Centre for the Replacement, Refinement & Reduction of Animals in Research）的支持。
科學家能運用動物模型研究大腦，但最近很多工作都在試圖尋求替代品，此舉受到英國國家中心NC3Rs（National Centre for the Replacement, Refinement & Reduction of Animals in Research）的支持。
其中一種替代品是在實驗室創造大腦模型：在結構材料中培養大腦細胞，讓科學家在組織中觀察。在這之前，這僅在二維上有可能——產生細胞薄膜。
Gordon教授與同事們，利用3D列印技術，模仿大腦的層狀3D結構，以更準確的模擬大腦。最近幾年3D印刷的到來，創造含有某種材料，甚至是活細胞的結構，讓我們開始探索非常基礎的問題。在類似真實大腦的3D結構中，觀察發生的的情況，使我們更好的理解阿爾茲海默症、帕金森病等退行性疾病。
Gordon教授與同事們，利用3D列印技術，模仿大腦的層狀3D結構，以更準確的模擬大腦。最近幾年3D印刷的到來，創造含有某種材料，甚至是活細胞的結構，讓我們開始探索非常基礎的問題。在類似真實大腦的3D結構中，觀察發生的的情況，使我們更好的理解阿爾茲海默症、帕金森病等退行性疾病。
這個多學科成員組成的小組中有臨床醫生，生物學家，材料學家和化學家等，他們用結冷膠來創建新的三維結構。結冷膠是由細菌鞘氨醇單胞菌伊樂組成，經常在微生物實驗室用於膠化劑。他們用結冷膠創建生物油墨，而它們與大腦細胞結合。
結冷膠有助於細胞生長，用網狀結構發揮作用。Biomaterials主編Kam教授解釋了這項研究的重要性，無法接近人的大腦細胞使對大腦的分子研究充滿挑戰。大腦類結構對應用於分析疾病模型和藥物研發，都非常寶貴的價值。
結冷膠有助於細胞生長，用網狀結構發揮作用。Biomaterials主編Kam教授解釋了這項研究的重要性，無法接近人的大腦細胞使對大腦的分子研究充滿挑戰。大腦類結構對應用於分析疾病模型和藥物研發，都非常寶貴的價值。
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