体内修复受损组织和器官，不再是科幻电影里的想象
无创3D生物打印可用于修复受损的软骨。 作者
｜Decode
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受伤后自我修复，是科幻作品里一个常见的设定。《终结者》的 T-1000 机器人，身体由液态金属构成，被摧毁后能自己恢复。
《X 战警》中，金刚狼的突变能力，让他可以在短短几秒内再生受损组织。
《超验骇客》的科学家威尔，利用纳米技术，修复了人体受伤的部分。
科幻作品所呈现，无需外科手术、在人体内进行自我修复，离现实依旧遥远。但借助科学手段，能一定程度实现体内组织重生。
《Science》子刊《Science Advances》近日刊发了一篇论文《Noninvasive in vivo 3D bioprinting》（无创体内 3D 生物打印）。论文实验结果表明，研究者成功实现了在体内 3D 打印器官。
事实上，3D 生物打印技术用于修复组织和器官，是临床医学的一个趋势，但通常需要进行外科手术。
要么，在体外完成 3D 打印后，手术植入体内。要么，先通过外科手术切开相应部位，然后在暴露的外伤中进行 3D 打印。
这些 3D 生物打印方式，难以满足特定临床应用。比如，对于皮肤下内伤，外科手术暴露的创伤，会损坏周围组织，从而引起继发性伤害。而对于整形外科，手术留下伤疤会影响美观。无创 3D 生物打印，正是这些问题的解法。
在上述论文中，研究者借助数字显微镜、近红外光线和“生物墨水”，在小鼠上成功实现体内 3D 打印类人耳朵。
首先，研究者会注射“生物墨水”进小鼠背部。这种“墨水”实际上是一种水凝胶颗粒和软骨细胞的组合。
接着，通过控制电脑把定制的耳朵形状模型，发送到数字显微镜设备（Digital Micromirror Device）。
（无创 3D 生物打印流程）
然后，借助近红外光线，把数字显微镜设备的耳朵形状图案，投射到“生物墨水”上。墨水中包含了纳米引发剂，能引发光聚反应。水凝胶颗粒会粘连在一起，并且一层一层地发展出耳朵形状的结构。
一个月后，软骨细胞会围绕着水凝胶结构生长出来，最终会越来越像真人耳朵的软骨形状。在实验中，小鼠没有发生重大炎症或其他副作用。
研究结果验证了，在有机体内进行无创 3D 生物打印是可行的。
（图片 G 是用无创 3D 生物打印构建的耳朵）
这种技术可被用于治疗小耳症。小耳症又称先天性耳道闭锁，表现为出生时耳朵比较小，且没有外耳道。
每个地区的小耳症流行率不同，按每 1 万个新生儿计算，最低的地区平均有 0.83 个患有小耳症，最高的地区（亚洲）有 17.4 个。
通常，治疗小耳症需要进行外科手术，把人工打造的外耳植入患者的耳朵部位。如上所述，外科手术可能会引起额外的损伤，需要用到无创体内 3D 生物打印技术。
研究人员表示，除了小耳症，这项技术还可能用于修复鼻子、手指、脚趾或肘部等受损的软骨。而对于髋关节和膝关节深部的软骨缺损，更难实现修复，因为所用到的近红外光，通常只能穿透约 2 厘米。
这项研究的长远目标，是希望用该技术来修复心脏或肺等其他受损器官。这比修复软骨要困难得多，因为心脏和肺部包含更多细胞类型，所处位置更深，并且在不断地缩放。
参考资料
Human-like ears 3D-printed inside mice as surgery-free spare parts
《Noninvasive in vivo 3D bioprinting》
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