近日，愛爾蘭的科學(xué)家們開發(fā)出了一種新技術(shù)，該技術(shù)可以3D打印出復(fù)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(jìn)材料與生物工程研究（AMBER）中心的團(tuán)隊(duì)希望能夠?qū)⒃摷夹g(shù)用于下一代的髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)植入物。

科學(xué)家們認(rèn)為，這項(xiàng)研究會(huì)對(duì)那些患有嚴(yán)重的脊髓、頜骨或顱骨問題的病人產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，它的應(yīng)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(xiàng)新技術(shù)基本上先用生物材料和干細(xì)胞3D打印出植入物的模板，然后這些植入物會(huì)在皮下發(fā)展成血管化的骨組織。“對(duì)于組織和器官工程而言，這是一個(gè)全新的方法，我們非常激動(dòng)。”該研究的負(fù)責(zé)人Daniel Kelly說，AMBER中心隸屬于都柏林三一學(xué)院（Trinity College）。該項(xiàng)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(gè)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(jìn)行植入；要么采用同種異體移植，也就是使用其他人捐獻(xiàn)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(dāng)大的植入物，包括換掉整個(gè)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(xiàng)新研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了鈦金屬植入物的做法，它實(shí)際是使用我們自己的組織來修復(fù)骨骼。這將是一個(gè)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(shù)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(tuán)隊(duì)采用3D生物打印技術(shù)沉積不同的生物材料和成人干細(xì)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(shí)間的推移發(fā)展成一個(gè)帶有自身血管的全功能骨器官，這個(gè)過程跟人體自身骨骼的發(fā)育過程是一樣的。

“盡管這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)被用于開發(fā)相對(duì)簡(jiǎn)單的組織，比如皮膚、血管和軟骨等，但是要開發(fā)出更加復(fù)雜的帶有血管的實(shí)體器官，比如骨骼等，仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了現(xiàn)有生物技術(shù)的能力。”他說。

“而我們的研究則為未來患有復(fù)雜的骨外傷和由于腫瘤切除導(dǎo)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(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)置換。”  

“我們研究的下一階段目標(biāo)是治療大段骨缺損，然后將該技術(shù)融入一個(gè)新的方案以生物打印新膝蓋。”

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(gè)月他們就披露了一種關(guān)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(jī)效率提升125倍。

除此之外，AMBER還在借助納米技術(shù)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(lǐng)導(dǎo)該項(xiàng)目，并于最近獲得了歐洲研究委員會(huì)（ERC）250萬歐元的研究資助。AMBER正在迅速成為全球3D打印領(lǐng)域最引人注目的科研機(jī)構(gòu)之一。