①近些年,3D打印无论在技术上,还是产业化上,都取得了突飞猛进的发展,国内以卢秉恒为先驱,在1990年代就率先倡导、开拓了光固化3D快速成型制造系统的研究。现在,推动3D打印,是新一代信息技术与制造业深度融合的需要。然而由于生物活体细胞及组织器官的复杂性,3D生物打印在最近几年才刚刚起步,高水平生物医药应用实例仍屈指可数。维克森林大学最新研制出的完整组织器官打印机,可进行稳定的宏观组织打印,包括颔骨和颅顶的骨头,软骨和骨骼肌等。其使用水凝胶和生物降解物质作为打印材料,可为医疗和医学研究带来极大的便利,并对组织工程的研究产生重要影响。
②现如今,国内3D生物打印也在生物打印材料和血管打印上有所突破。清华大学危岩课题组近几年开展了将生物材料应用到3D打印的研究。四川大学再生医学研究中心康裕建课题组应用自主研发的3D生物血管打印设备构建出具有生物活性的人工血管,并成功在动物体内实现血管再生。而笔者研究组结合医学影像、3D数字化重构和3D打印技术,首次成功在体外构建出真实病例的体外血管模型。
③目前,生物3D打印仍处在研发阶段,其中一个难点就是解决生物相容性的问题。如今大多数生物3D打印往往借用已有的3D打印技术,只是简单的替换打印材料,然而生物的特殊性和复杂性使得其组织结构有着与其他结构迥异的特性,因此,生物3D打印最大的难点还在于生物3D打印设计理念上的突破。简单地用更换材料来实现生物3D打印注定无法满足生命医学研究应用的需要。如果能够直接利用细胞来进行打印,将会具有划时代的意义。细胞是生命组织结构最基本的单元,因而生物墨水应基于细胞,细胞生物墨水应该是含有精确数量中细胞的打印材料微滴,3D打印则是要设计打印微滴在空间中的分布,来实现精准控制各种细胞在空间中的位置及数量。
④更重要的是,3D生物打印技术的发明与发展注定应该瞄准生物医学应用实例,其中真实病人肿瘤体外模型的构建无疑是最为重要的实例之一。而迄今国际上尚未见到相关模型的报道。期待若干年之后,生物3D打印技术能够发展到十分成熟的地步,科学家根据每个癌症病人单独构建出一套肿瘤实验模型,通过3D生物打印机,并利用病人自身的肿瘤细胞,打印出肿瘤实物,再对其进行一系列的实验和评估,测试出对这名患者最为有效的药物和治疗方案,为医生的临床手术提供最有价值的咨询和指导,这将是肿瘤患者最大的福音。
(《科学》2018年第4期《生物生态学的3D打印技术》(有删减))
【小题1】下列对生物3D打印技术的理解正确的一项是( )A.生物3D打印技术的研究起步于上世纪90年代,目前,该项技术无论在技术上还是产业化上,都取得了迅猛的发展。 |
B.3D生物打印技术就是借用已有的3D打印技术,通过替换打印材料(如直接利用细能),在体外构建模型的一种打印技术。 |
C.细胞是生命组织结构最基本的单元,因而3D生物打印技术的材料只能用细胞,其他材料怎么更换都无法满足医学研究应用的需要。 |
D.3D生物打印技术的发明与发展应该瞄准生物医学应用实例,攻克生物相容性难题,助力临床手术,推动人类医学发展。 |
A.推动3D打印,是新一代信息技术与制造业深度融合的需要:推动生物3D打印,是为了满足生命医学研究应用的需要。 |
B.国内3D生物打印在生物打印材料和血管打印上有所突破,一些课题组分别在生物材料、生物血管以及构建体外血管模型取得成就。 |
C.生物的特殊性和复杂性使得其组织结构有着与其他结构迥异的特性,所以3D生物打印技术的材料问题现在及将来均无法得到解决。 |
D.构建真实病人肿瘤体外模型,利用病人自身的肿瘤细胞打印肿瘤实物,为临床手术提供指导,这是对3D生物打印技术发展的期许。 |