研究员开发出用作手术指南的3D打印人造器官
功能全面的可移植器官可能是医疗行业3D打印技术的下一个重大步骤，但这还有一段路要走，目前生物工程师正试图完善小型组织的制造。3D打印在生产人工版本的器官方面取得了长足的进步，器官通常被用作外科手术的指导。明尼苏达大学的一组研究人员最近申请了自己的开创性技术专利，该技术成功地创造了最为生动的器官复制品。
明尼苏达大学机械工程系副教授Michael McAlpine是2017年科学家和工程师总统早期职业奖(PECASE)获得者。他表示，“使用我们的定制3D打印机，我们的3D打印器官模型几乎完美的仿制个人器官的外观和感觉......我们认为这些器官模型可以帮助外科医生更好地进行手术计划和实践。我们希望通过减少手术过程中的医疗失误来拯救患者生命。”
几年前，McAlpine在普林斯顿成立了McAlpine研究小组，并且因3D打印“仿生耳朵”的发展而受到关注。集团早期的项目之一是使用自己的定制3D打印机生产微小、可伸缩的电子感应设备。这些设备可以用作手术机器人的仿生皮肤，或者直接打印到人体皮肤上的新一类可穿戴设备。
研究人员将人造器官的发展视为手术指南，为三名患者的前列腺进行MRI扫描和组织标本。他们测试了组织，然后使用了定制的有机硅油墨，这些油墨经过修改，可以精确匹配每位患者前列腺组织的机械特性。在使用这些油墨3D打印前列腺模型之后，研究人员将软的3D打印的传感器附加到模型上。然后，团队能够观察腺体如何对压缩测试和各种手术工具的应用进行反应。
“传感器可以给外科医生提供实时的反馈信息，以此表明在手术过程中可以使用多少力量而不损伤组织。这可能会改变外科医生如何思考个性化医疗和术前实践，”明尼苏达大学机械工程博士后研究员、论文的主要作者Kaiyan Qiu说。“具有组织和集成传感器物理特性的3D打印器官模型”的研究论文已经发表在“Advanced Materials Technologies”杂志上。
该团队现在正在为这个创新的3D打印系统寻求专利，他们相信它可以很容易地应用于生产更复杂的器官。使用合适的油墨或油墨组合，甚至可以让他们复制特定人体器官内特定肿瘤或畸形的模型。这将使外科医生能够更有效地进行手术前期规划。
目前外科医生使用的大多数人造器官都是用硬塑料或橡胶制成的，而且它们往往在外观上和表现方式上与真实的生物相似。但现在3D打印公司提供了更加有效的解决方案，而3D打印巨头Stratasys公司最近发布了Stratasys Biomimics材料，已经对这种不断增长的逼真模型的需求做出了回应。考虑到将其项目商业化的正确工具，McAlpine研究小组及其合作者已经做好准备，可以充分利用这一新的市场空白。
该研究主要由美国国立卫生研究院(NIH)资助，其中包括国家生物医学成像和生物工程研究所以及全国心脏、肺和血液研究所。据NIBIB生物传感器项目主任Seila Selimovic博士介绍：“这个项目说明了机械工程师和医生能够成功合作开发新颖有前途的医疗技术。”
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