生物打印

姓名:张志彪                    学号:16050120102

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【嵌牛导读】2017年已经到来，要立新年Flag的朋友们注意啦，可有打了鸡血，发了状态？让我们不忘初心，继续前进，再次回首，也算一个告别仪式，开启智慧的眼眸，一起来看看以前的技术成果---3D生物打印。

【嵌牛鼻子】计算机控制打印      器官移植

【嵌牛提问】3D打印技术是一项怎样的技术?它的发展历程是什么？

【嵌牛正文】3D生物打印这一技术概念最早是由美国Clemson university、University of Missouri、Drexel University等大学的教授在2000年左右提出，2003年Mironv V和Boland T在Trends in Biotechnology杂志系统提出“器官3D打印”这一概念。2002年左右，清华大学颜永年教授率先在国内开展3D生物打印技术研究。

        2010年Organovo公司推出可以帮助用户制造生物组织用于研究和开发的3D生物打印机。 2014年11月，Organovo推出了其可商用的3D打印人体肝脏组织exVive3DTM，用于临床前药物测试。

        2013年8月7日Regenovo公司与杭州电子科技大学等高校的科学家合作，成功研制出可同时打印生物材料和活细胞的3D打印机。 2015年10月10日， Regenovo公司推出第三代生物3D打印工作站。利用这款生物3D打印设备，成功批量“打印”出肝单元用于药物筛选。

        2015年10月29日，四川蓝光英诺生物科技股份有限公司成功研制出世界首创的3D生物血管打印机。

        3D生物打印机（3D bio-printer；3D biology printer ）是一种能够在数字三维模型驱动下，按照增材制造原理定位装配生物材料或细胞单元，制造医疗器械、组织工程支架和组织器官等制品的装备。

        器官移植可以拯救很多人体器官功能衰竭或损坏的患者生命，但这项技术也存在器官来源不足、排异反应难以避免等弊端。不过，随着未来“生物打印机”的问世，这些问题的解决有了新的技术手段。

        这种机器首先读入由医学影像数据重建或设计的三维模型，将模型离散成多个片层，计算机控制打印喷头逐层"打印”打印由生物材料或细胞组成的“生物墨水”，不断重复这一过程，直至打印完成三维组织前体。随后，细胞开始重新组织、熔合，形成新的血管等组织结构。

        Organovo公司首席执行官基思·墨菲在接受《工程师》杂志采访时指出，最终有一天，只需轻轻按下按钮，就能让3D生物打印机制造出我们所需要的器官。

      3D生物打印机基于现有技术发明，这些技术当前被用以制造工业零部件的3D模型。生物打印机的不同之处在于，它不是利用一层层的塑料，而是利用一层层的生物材料或者细胞构造块，去制造真正的活体组织

        3D生物打印机可以有多个打印喷头，喷头可以打印人体细胞，被称为“生物墨”；也可以打印纯生物材料，被称为“生物纸”。所谓生物纸其实是主要成分是水凝胶，可用作细胞生长的支架。3D生物打印机使用来自患者自己身体的细胞，所以不会产生排异反应。

        2013年5月出版的《新英格兰医学杂志》发表公开信，科学家成功将3D打印出的气管支架植入婴儿体内。

      密歇根大学安阿伯分校的医学博士大卫·措普夫（David A.Zopf）和同事描述了这例移植手术。接受移植的婴儿患有局部支气管软化症，手术中使用的可吸收支架由聚己内酯构成。

      作者指出，患儿母亲在妊娠35周产下了这个名叫 Kaiba Gionfriddo 的男婴，看起来身体健康，但在6个星期后出现胸壁凹陷和呼吸困难。发生这种情况，意味着在2个月大之前，都需要气管插管，以维持通气。因此，他们用计算机设计了一个患儿气管支架的模型，使用热塑性的生物可吸收材料，通过激光烧结技术制造了一个气管支架。在移植手术中，依靠支架上的孔洞与气管进行固定。在安置支架7天后，开始逐步撤除机械通气机，并在手术后21天完全停止呼吸机支持。一年以后，通过内窥镜造影手术观察患儿的左主支气管，发现一切正常。到目前为止，没有发生过任何支架相关的问题。

      媒体2013年8月7日来自杭州电子科技大学等高校的科学家自主研发出一台生物材料3D打印机。科学家们使用生物医用高分子材料、无机材料、水凝胶材料或活细胞，已在这台打印机上成功打印出较小比例的人类耳朵软骨组织、肝脏单元等。

        该生物材料3D打印机研发团队负责人、杭州电子科技大学教授徐铭恩说，这台生物材料3D打印机具有打印生物材料种类多、对细胞损伤率低、打印精度较高和操作方便等特点。同国际同类打印机相比，这台名为“Regenovo”的3D打印机不仅实现了无菌条件下的生物材料和细胞3D打印，而且新型的温控单元和打印喷头设计，能够支持从－5℃到260℃熔融的多种生物材料打印。

        徐铭恩介绍说，“Regenovo”支持活细胞打印，打印的细胞有着高达90%的存活率。目前打印出来的活细胞存活时间最长为4个月。

        不过，从人体细胞、组织乃至器官被“打印”出来，到真正应用于临床，还有相当长一段路需要走。徐铭恩说，这需要多种领域的科学家通力合作。