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印度研究人员3D打印出人造皮肤 “易容术”能否梦想成真

文章来源: 环球网       发布时间:2019-05-11

5月10日电 印度研究人员日前报告说,他们成功用3D生物打印技术打印出人造皮肤,具有与天然人体皮肤相似的解剖学结构和生化特性等,将来可在化妆品、皮肤药物等测试中广泛应用。

印度研究人员3D打印出人造皮肤 “易容术”能否梦想成真

人类皮肤主要分为由成纤维细胞等构成的真皮层以及由角质细胞和黑色素细胞等组成的表皮层。这两层之间的连接形态是波浪状的,它给表皮层提供机械支撑,使两层相互粘在一起,以支持皮肤结构稳定。


印度理工学院研究人员采用3D计算机辅助设计技术,成功模拟上述波浪状连接形态,用该模型每次可打印10层真皮和8层表皮人造皮肤。


北京pk10开奖结果 据介绍,打印人造皮肤使用了生物材料,其中真皮层材料使用“生物墨水”与成纤维细胞等混合,表皮层材料使用“生物墨水”与角质细胞和黑色素细胞等混合。测试显示,这种方式打印的人造皮肤可在长达3周内保持原有尺寸。


在医疗技术高度发达的今天,战场作战的士兵一旦因烧伤引起皮肤损伤,仍缺乏有效的治疗方法。曾几何时,研究人员还专门在实验室里开展过人体组织结构的培育工作。但从上个世纪80年代日渐兴起的3D生物打印技术,无疑为“人造”皮肤打开了一扇大门。

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北京pk10开奖结果 此前,西班牙研究人员曾研发出一款3D生物打印机。这种打印机可制造出足以“以假乱真”的功能性仿人类皮肤,不仅可用于相关测试研究,更可对皮肤受损患者进行修复移植。


北京pk10开奖结果 然而,人造皮肤的制备说起来容易,做起来难。看似薄薄的一层皮肤,除了要担当人体与外部环境的“警卫”任务外,还要具备感觉、调温和分泌汗液等诸多功能。要想在组织结构“形似”的基础上,进一步研制出具备组织功能、更加“神似”的皮肤,这无疑对生物打印技术提出了极高要求。


目前,用于制备人造皮肤的3D生物打印机,独具匠心地设计出一种“生物墨水”,这一墨水使用的是由血浆、蛋白质和皮肤细胞组成的独特配方,在计算机的精确控制下,能按一定结构有序排列并进行物质沉积,从而制备出人造皮肤。、


北京pk10开奖结果 人造皮肤的制备离不开3D打印机的精确控制。要想将人造皮肤的各个“零件”完美装配,必须首先对受损伤部位构建完整的“三维地图”。在计算机的精确控制下,把各种组分按照皮肤的“地图”精确堆放、层层叠加,才能得到人造皮肤的基本雏形,随后经过一段时间的精心培养,人造皮肤才算是大功告成。


3D生物打印制备人造皮肤的一大优势就是简便快捷。它不再需要经历皮肤组织切片分解、将细胞放置在实验器皿中培养这些漫长过程,只需要对病人的皮肤细胞提取分析后进行短时间培养,经过1-2天就可开始作业。


科技革命——


生物打印绝非“一日之功”


北京pk10开奖结果 随着3D生物打印技术的日渐成熟,不久之后人们或许就可利用3D打印机开启皮肤的流水线生产模式。那么,3D生物打印技术背后又有哪些不为人知的精彩呢?

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北京pk10开奖结果 3D生物打印不同于“呆板固化”的传统3D打印,它的终极目标是制作“有血有肉”的生命体组织与器官。早在2009年,第一台3D生物打印机制备成功,并被《时代周刊》评为年度50项最佳发明之一。此后,3D生物打印进入到发展成果“井喷”阶段,美国研究人员使用复合细胞的水凝胶材料,逐层打印并构建出类似肾脏的结构。同时,他们还创建出一台可以制造器官、组织和骨骼的3D打印机,可为患者提供量身定做的器官替代品。此外,日本研究人员将人造蛋白质材料通过3D打印制备成骨骼或软骨,可进一步治疗患有相关骨科疾病的患者。


北京pk10开奖结果 3D生物打印的“独门绝技”就在于,它用来为皮肤“搭积木”的是“生物砖”。这是一种具有仿生功能的新型干细胞培养体系,在现代医学精确扫描和计算机快速建模技术支持下,利用计算机精确控制逐层沉积“生物墨水”,就可制备出具有仿生结构的植入体。预计3D生物打印技术将在五年内实现对功能性血管的打印,在十年内实现心脏或肝脏等器官的打印,势必引领现代医学的一场技术革命。


北京pk10开奖结果 迄今为止制备的3D生物打印植入体,大多还只具有简单的仿生结构,并不能完全模拟人体重要器官的复杂结构和功能。毕竟,要想真正实现复杂组织结构的打印,涉及到庞大复杂的生物医学领域,但它依旧为此提供了无限可能。


畅想未来——


“易容术”能否梦想成真


利用3D生物打印制备的新型人体皮肤,既模仿了皮肤的天然结构,又能为皮肤提供足够的机械强度和弹性。此前,美国研究人员就曾通过3D打印技术成功制备出足以“以假乱真”的人工假耳。这种人工耳朵不仅在外观和功能上与真耳相差无几,并且植入人体3个月内还可长出软骨,并逐渐实现相关功能。这项成果不禁让人思考,3D生物打印能否让“易容术”梦想成真?


“生物墨水”是用于3D生物打印的基质材料,类似细胞外基质环境,便于打印后细胞进一步发育,并建立细胞之间的通信。相关论文发表在《生物打印》杂志网络版上。


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