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当我们回顾那些经典的科幻电影时,总会发现一些令人震撼的预测或设想。科技感十足的仿生人展现了人类与机器的深度融合,全息医疗设备则展示了未来医疗的无限可能。
科幻到现实
究竟有多远
没看错,如今,连心脏都能“打印”了。终有一天,你能够亲手“打印”出一颗心脏,这听起来是不是有些不可思议?
那些曾经只存在于人们想象中的科幻场景,如今正从科幻片中走出来,在生物3D打印等创新科技的帮助下,一步一步变为现实。
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生物3D打印机
想换哪里换哪里?
打印人体组织器官的背后,正是生物3D打印机。这是一种利用3D打印技术制造生物组织和器官的设备,能够将生物材料精确地组装成具有功能性的三维结构,从而用于修复或替换人体受损的器官和组织。
通过生物3D打印技术制造的各类支架、器官芯片、微针以及植入物能够更好地适应患者的身体结构,提高舒适度和使用效果。
此外,通过生物3D打印设计的方式,不仅减少了对动物和人体实验的需求,而且能够更有效地筛选和评估潜在的新药,从而极大地加速了药物研发进程。
尽管如此神奇,但生物3D打印机的背后原理却与日常使用的打印机异曲同工,都是通过特制的喷头将材料逐层“打印”出来。只不过,生物打印选用的材料别具一格,名为“生物墨水”。
这个“生物墨水”,究竟是什么呢?
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存储于零下170℃
这种“墨水”有秘方
此“墨水”非彼“墨水”。虽然生物3D打印与传统3D打印大同小异,但原料差异很大。
深圳清华大学研究院研发中心主任徐弢,主要从事生物制造和人体组织再生研究,是国际上最早进行细胞和器官打印技术开发的研究者之一。
根据徐弢教授介绍,生物墨水是活细胞、特殊营养因子和生物材料的奇妙结合。
生物墨水不仅配方是如此独特,它还需要在特制的墨盒或打印头中保存。而这些墨盒的存储条件极为严苛,通常需要在零下170℃的液氮中保存,以确保细胞的活性和长期稳定。一旦复苏,这些细胞便能被装载到打印喷头中,准备开始它们的“打印之旅”。
这也意味着,生物3D打印机不仅要求极高的精度控制,以确保细胞的存活与功能,还需考虑如何在打印过程中维持细胞的生物活性,以及打印后如何促进细胞间的相互作用与生长。
在与总台记者交流过程中,徐弢教授透露,一盒细胞“墨水”,成本价在4万到5万人民币之间,但其应用价值不可估量。
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“打”破常规!
未来已来?
生物3D打印技术的诞生,标志着细胞治疗和再生医学领域已出现关键的转折点,从梦想照进现实。
2023年,生物3D打印技术被列为十大医学技术的突破。如今,生物3D打印技术已经有了广阔的应用前景,从个性化医疗植入物的定制,到复杂组织如皮肤、骨骼甚至器官的体外再生,它为解决器官捐赠短缺、疾病治疗等医学难题提供了前所未有的可能性。
这已经不仅仅是一场科技的胜利,更是对生命奥秘的洞察,同时也是对生命科学的致敬,它预示着一个按需制造“生命零件”的新时代或将加速到来。
然而,我们也要注意到,尽管已经能够打印出与人体组织器官相似的结构,但这样的打印器官要实现临床应用,还有一段很长的路要走。而当前面临的一个主要挑战,正是“形似神不似”的问题——即可以打印出形状相似的器官,但其功能,特别是供血和毛细血管的构建,仍然是一道难以逾越的技术障碍。
尽管如此,我们仍有信心,生物3D打印技术有望真正破解人类组织器官短缺的难题,并带领人类走向一个充满无限可能的未来。
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编辑 | 龙薇、柴敬博、赵文斌、温义佳、高佳、师伶俐、纪婉秋、张妍(实习)、李新艳(实习)
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