肝腎器官15年后或可靠打印實現(xiàn)移植
活體腎臟移植排隊要等多久?醫(yī)學(xué)實驗室如何有效教學(xué)？制藥研發(fā)必須使用動物或人體試驗嗎？
日前，來自杭州電子科技大學(xué)的科學(xué)團隊自主研發(fā)出一臺生物材料3D打印機。通過這臺打印機，使用水凝膠及人體活細(xì)胞作為材料，已經(jīng)成功打印出較小比例的人類耳朵軟骨組織、肝臟單元、腎臟單元、血管……甚至人臉。
科學(xué)家預(yù)計未來10～15年，打印活體“肝”、“腎”并進行移植將有望推廣。
屆時，人類益壽延年并非南柯一夢。
文/本報記者 王丹陽
8月9日，在杭州電子科技大學(xué)2號教研樓332實驗室內(nèi)，本報記者見證了打印機打印人體器官。
活細(xì)胞存活率達(dá)90%
這臺通體黑色，重達(dá)50公斤，一臺縫紉機大小名叫“Regenovo”的機器，打印的就是人類耳朵軟骨組織，構(gòu)成肝臟的肝單元組織、血管等。這臺打印機“干活”非常迅速，打印一個比例稍小的耳朵或鼻子只需半小時到1小時，一張手心大小的人類臉部面具，大約只需4小時，耗費的水凝膠材料也不過50毫升。
“Regenovo”的主要開發(fā)者杭州電子科技大學(xué)生命信息與儀器工程學(xué)院教授徐銘恩把水凝膠和人體活細(xì)胞比作“搭金字塔”的磚與水泥。除了活細(xì)胞，“Regenovo”還可使用多種生物材料。此前，徐銘恩的團隊將用它打印出骨骼支架用在小鼠的大腿外側(cè)實驗，生物材料降解后，產(chǎn)生許多軟骨，獲得成功。
幾天前，來自浙江大學(xué)、解放軍117醫(yī)院等多位教授對“Regenovo”進行鑒定。這份鑒定報告讓徐銘恩與他的團隊被外界關(guān)注。
這份報告稱，與國際同類的生物3D打印機相比，“Regenovo”不僅率先實現(xiàn)無菌條件下的生物材料和細(xì)胞3D打印，新型的溫控單元和打印噴頭設(shè)計，能夠支持從-5℃到260℃熔融的多種生物材料打印。同時，打印出的人體活細(xì)胞有著高達(dá)90%的存活率。目前打印的活細(xì)胞存活時間最長為4個月。
造“活器官”不再是夢
在從2000年就開始從事生物醫(yī)學(xué)工程研究的徐銘恩看來，生物3D打印屬于生物制造的概念范疇，生物制造就是以先進制造技術(shù)去解決生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)中的問題。我國在生物制造領(lǐng)域一直處于世界前列水平，清華大學(xué)的顏永年教授是這一領(lǐng)域的先驅(qū)。
徐銘恩認(rèn)為，當(dāng)3D打印與醫(yī)學(xué)影像建模、與仿真技術(shù)結(jié)合后，能夠在人工假體、植入體、人工組織器官制造方面產(chǎn)生巨大推動效應(yīng)。比如假牙和假肢的應(yīng)用，能根據(jù)每個人的特定情況“量身定做”。在目前技術(shù)發(fā)展下，未來15~20年，人類有可能擁有一個自身細(xì)胞打印的肝臟器官用于移植。
“好技術(shù)就應(yīng)該拿出來分享”，36歲的徐銘恩說，這是他的導(dǎo)師、清華大學(xué)教授顏永年對他說過的一句話。
目前精度還不夠
盡管活細(xì)胞打印，開啟了人類打印器官組織的研究活動，但從實驗室到真正醫(yī)療運用，乃至器官移植仍需要時間。“主要是精度還不夠”，徐銘恩說，用“Regenovo”打印的肝單元結(jié)構(gòu)，比普通細(xì)胞大五倍。“這好比電腦屏幕的分辨率，生物3D打印的細(xì)胞比正常細(xì)胞要粗糙5倍。”而且，人類對細(xì)胞認(rèn)識與研究還不夠，可供3D打印的細(xì)胞種類仍不多。