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3D列印可望突破器官移植困境

上網時間: 2015年11月06日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:3D列印  活體組織  器官  器官移植  3D列印機 

卡內基梅隆大學(Carnegie Mellon University)開發出新的3D列印技術,可列印出像人體器官般的柔軟活體組織。而其最驚人之處還在於卡內基梅隆大學的這項研究成果僅使用了一款約1,000美元的市售3D列印機。

截至目前為止,3D列印大部份都是利用像塑料、樹脂和金屬等硬質材料來進行。即使是在開發出這項新的製程以前,以3D列印軟組織也必須使用特殊的人工支架或晶格才能與器官緊密結合。否則,如果你想嘗試印出較軟的材料,可能在增加幾層後就無法支撐自身的重量了。如果在器官上加入這種材料無法保持形狀,這種材料也就沒什麼用了。然而,這種支架越來越難以符合需求,使其於整個製造過程中變得更複雜且昂貴。

由卡內基梅隆大學的研究人員開發的技術使用凝膠來支撐所打造的器官。3D列印機噴射出凝膠內的新材料,讓器官完成後得以支撐,凝膠外層則溶於溫水中,留下完全成型的器官。透過以下視訊可看到完整的過程:

以往採用的生物列印機造價在約在10萬美元以上,而且需要專家才能操作這種機器。唯有降低機器的成本,才能讓一般採用膠原蛋白、藻酸鹽和纖維蛋白製造的器官費用降下來。這些都是相當普遍的材料,例如在醫美診所中,醫生經常將膠原蛋白注入人體的某個部位進行美容手術。


(來源:Carnegie Mellon University)

當然,要製造一個正常運作的心臟或其他器官並不只是用膠原蛋白即可。有些研究人員目前正致力於研究是否能將活體心臟細胞注入混合液中,從而製造出可用的人工心臟。其他研究人員們已經成功地製造出3D列印的器官,因此,這些製程途徑預計將可結合較低成本的製造途徑,從而貢獻在人體器官的移植方面。

這聽起來很酷,但這樣的製程卻是迫切需要的。根據卡內基梅隆大學的研究人員表示,目前在美國約有4,000名病人正在等待換心手術。此外,根據美國衛生及公共服務部門(HHS)的統計,美國每天都有22名病人由於等不到器官移植而喪命。而且,每年都有28,000人必須接受器官重要的器官移植手術,以及100萬人接受眼角膜、骨骼、皮膚等各種組織捐贈的移植手術。然而,在器官移植方面的需要總是供不應求。

有趣的是,當有能力打造出經濟且可負擔的備用器官後,將會開啟一個需求更大的市場。目前,只有最嚴重的重症患者有資格排進器移官移植的等候清單中,而其他生病的人則必須先服用藥物、治療以及採取「頭痛醫頭,腳痛醫腳」的措施。然而,一旦更換器官變得更簡單,就像要換掉車上的消音器一樣輕鬆後,我們就可能更進一步提高生命的品質,以及節省必須治療各種病病的花費。

雖然現在的技術尚未到位,但卡內基梅隆大學的3D列印製程可說是邁向解決器官移植短缺問題的一大步進展。而且,它還可能衍生其他應用,例如3D列印血液與軟性消費產品,甚至還可能3D列印出我們家中與生活中的產品。這項技術擁有龐大的潛力,可望改變我們對於醫療保健的看法,甚至是我們逛街購物、吃飯與生活的方式。

編譯:Susan Hong

(參考原文:3D Printing Breakthrough Could Change Healthcare,by David Wagner)





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