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细看3D打印技术如何推动现代医学的进步

时间:2017-05-02 09:40 来源:生物谷 作者:中国3D打印网 阅读:

     近几年来,3D打印技术的问世以及普及,给科学技术的发展以及人们的日常生活带来了前所未有的便利。在生物医学研究与临床治疗领域,3D打印技术的贡献也是功不可没,下面小编就对这一领域的最新进展做一下盘点。


 

1. Circulation Res:重磅!3D打印补丁或有望修复心脏病患者受损的心脏

    近日,发表在国际杂志Circulation Research上的一篇研究报告中,来自明尼苏达大学等机构的研究人员通过研究开发出了一种具有革命性的3D生物打印补丁,其能够帮助修复心脏病发作后患者的出现疤痕的心脏组织,该研究对于后效治疗心脏病发作患者机体的组织损伤非常关键。

     据美国心脏协会数据显示,心脏病是引发美国人死亡的头号凶手,其每年会引发超过36万人死亡;在心脏病发作期间,患者机体的血流往往不会泵入到心脏肌肉中,从而就会引发心脏细胞死亡;我们的机体无法替换掉这些心肌细胞,因此机体的心脏中就会形成疤痕组织,从而就会使得患者处于心脏功能受损以及未来暴发心力衰竭的风险之中。

     这项研究中,研究人员利用基于激光的3D生物打印技术将衍生自成体心脏细胞的干细胞掺入到了一种特殊支架中,这种干细胞就能够在特殊支架生长,并且在实验室的培养皿中还可以实现同步跳动。当将细胞补丁置于模仿心脏病发作的小鼠模型机体中时,研究者发现在接下来四周时间里小鼠机体的心脏功能发生了明显的增加,由于这种补丁是由心脏中土生土长的结构蛋白和细胞组成,其会转变成为心脏中的一部分并且被机体所吸收,这样就可以让患者免于手术了。


 

     研究者Brenda Ogle说道,这是治疗心脏病的一项巨大突破,未来我们或许应该扩展到对大型动物的心脏进行修复,比如人类。这项研究不同于此前研究的一点就在于研究者能够根据原始心脏组织的数字三维结构蛋白开发出这种补丁,这种数字模型能够通过3D打印技术制造出心脏天然的物理结构,未来或有望对衍生自干细胞的心脏细胞类型进行整合,仅利用3D打印技术,研究人员就能够达到一微米的分辨率来模拟原始心脏组织的结构。

     研究者非常惊讶这种3D补丁能够让心脏组织具有复杂性,他们也能够观察到支架中排列整齐的细胞,以及跨越补丁结构的持续电信号波。最后Ogle说道,下一步他们还将通过更为深入的研究来开发在猪心脏中进行检测的大型补丁,而猪的心脏和人类心脏在尺寸上非常相似。

2. J Neurointerv Surg:颅内动脉的3D打印模型推动高分辨MRI的进步

    来自南卡罗琳娜医科大学的中风神经学家们与与来自麻省理工学院的生物工程师合作完成了一个颅内狭窄动脉的3D仿真模型。这一模型可以被用于规范高分辨MRI扫描的诊断方法。相关结果发表在最近的《Journal of NeuroInterventional Surgery》杂志上。

   高分辨的血管壁MRI技术主要用于研究脑血管中的斑块成分,对于颅内动脉粥样硬化的病理分析具有重要的作用。然而,由于高分辨MRI的操作流程一直以来不够规范,使得不同诊疗单位之间无法共享数据。因此该技术没有得到长足的发展。

     为了解决这一问题,来自南卡罗琳娜医科大学的神经学家Turan与来自麻省理工学院的生物工程师们合作设计了一款颅内动脉仿真血管模型。该模型能够逼真地反映颅内动脉的狭窄状态以及内部存在的斑块结构。目前,该模型正在各大研究所广泛研究,并将用于建立标准化的MRI诊疗方法。文章中的成像试验结果分别来自于6项美国境内的医学试验以及两组来自于中国的医学试验。


 

精细的“操作平台”是建立高分辨MRI成像技术标准流程的重要前提条件。然而,要想完成这一平台的设计需要若干年的时间。对于研究者们来说,下一个重点研究的问题是在不同的生产厂商出品的MRI仪器之间建立能够相互识别的网络。

中国是该“平台”的共享地之一,同时也是颅内动脉粥样硬化高发的国家之一。Turan正在与协和医学院的研究者们建立合作,利用更多的试验数据完善这一基于3D模型建立的平台。“只有加强合作,才能够更快地取得进展,而这一平台为我们的合作提供了有利的工具”,Turan说道。

(责任编辑:中国3D打印网)