近日，愛爾蘭的科學家們開發(fā)出了一種新技術，該技術可以3D打印出復雜的大型軟骨植入物，這種植入物可以形成支架供骨骼再生。這支來自都柏林先進材料與生物工程研究（AMBER）中心的團隊希望能夠?qū)⒃摷夹g用于下一代的髖關節(jié)和膝關節(jié)植入物。

科學家們認為，這項研究會對那些患有嚴重的脊髓、頜骨或顱骨問題的病人產(chǎn)生深遠的影響，它的應用也將非常廣泛，從普通損傷到癌癥、甚至包括先天缺陷等。

從根本上說，這項新技術基本上先用生物材料和干細胞3D打印出植入物的模板，然后這些植入物會在皮下發(fā)展成血管化的骨組織?！皩τ诮M織和器官工程而言，這是一個全新的方法，我們非常激動?！痹撗芯康呢撠熑?/span>Daniel Kelly說，AMBER中心隸屬于都柏林三一學院（Trinity College）。該項研究成果被發(fā)表在了《Advanced Healthcare Materials》雜志上，論文題目是《用于整個骨器官工程的可發(fā)展3D打印模板（3D Printing of Developmentally Inspired Templates for Whole Bone Organ Engineering）》

據(jù)悉，全球每年有超過220萬人需要某種形式的骨移植。而現(xiàn)在，骨移植的最好辦法有兩種，要么是自體移植，即從患者身體的其它部分截取骨骼進行植入；要么采用同種異體移植，也就是使用其他人捐獻的骨骼。這兩種辦法都有自身的缺陷。

其他方法還包括金屬植入物，比如最近3D打印量身定制的鈦金屬植入物正在變得越來越流行。很多外科醫(yī)生已經(jīng)將鈦金屬用于相當大的植入物，包括換掉整個下巴等。其它還有一些在嘗試使用軟骨或者生物玻璃作為支架來刺激骨骼的再生。

但是在新西蘭的這項新研究遠遠超過了鈦金屬植入物的做法，它實際是使用我們自己的組織來修復骨骼。這將是一個質(zhì)的飛躍。

AMBER研究人員使用的方法包括用3D生物打印技術制造出軟骨模板，后者已經(jīng)被證明可能夠輔助完成骨器官的生長。AMBER團隊采用3D生物打印技術沉積不同的生物材料和成人干細胞以制造出可匹配脊柱內(nèi)段形狀的軟骨模板，隨后將模板植入皮膚下，在那里這些模板隨著時間的推移發(fā)展成一個帶有自身血管的全功能骨器官，這個過程跟人體自身骨骼的發(fā)育過程是一樣的。

“盡管這項技術已經(jīng)被用于開發(fā)相對簡單的組織，比如皮膚、血管和軟骨等，但是要開發(fā)出更加復雜的帶有血管的實體器官，比如骨骼等，仍然遠遠超出了現(xiàn)有生物技術的能力?！彼f。

“而我們的研究則為未來患有復雜的骨外傷和由于腫瘤切除導致大面積骨缺損的患者提供了真正的希望。此外，這種生物方法也可以用于開發(fā)下一代的生物植入物，以用于膝關節(jié)和髖關節(jié)置換?！?/span>  

“我們研究的下一階段目標是治療大段骨缺損，然后將該技術融入一個新的方案以生物打印新膝蓋?！?/span>

如果AMBER找到了一種可行的生物打印解決方案，也只是該研究中心一直在研究的諸多足以改變游戲規(guī)則的發(fā)現(xiàn)之一，比如上個月他們就披露了一種關于納米線的研究，這種材料可以用于3D打印來創(chuàng)造出新型的鍺錫合金，能使下一代智能手機效率提升125倍。

除此之外，AMBER還在借助納米技術和3D打印研究可以在幾分鐘內(nèi)充電完成的更小、更高效的電池。Valeria Nicolosi教授領導該項目，并于最近獲得了歐洲研究委員會（ERC）250萬歐元的研究資助。AMBER正在迅速成為全球3D打印領域最引人注目的科研機構(gòu)之一。