3個3D列印的醫療創新應用,列印心臟能像真心臟一樣跳動

2021-01-15 傑森科技號

3D列印技術正在改變我們的生活,被推為第三次工業革命的核心技術,至今仍是一個全球性熱點。

近年來,生物3D列印技術也取得長足發展,在醫療領域得到了廣泛的探索和臨床實踐,下面讓我們一起來看幾個3D列印在醫療領域的應用:

3D列印下巴

澳大利亞一位小姑娘的下巴因為惡性腫瘤的原因,醫生不得不切掉她大部分的上頜骨,只留下了四顆上槽牙和一部分的上唇,讓她失去了80%的上顎。

為了美美的出門,於是她找到迪米杜勒斯的團隊,為自己量身定製了一個3D列印上頜骨,因為使用了鈦框架,所以這個列印的上頜骨可以承載骨移植。

最後再從前臂上取一塊皮膚填補上唇,5個小時的手術之後,小姑娘如自己所願地變成了漂亮小姐姐,醫生還給她安裝了永久性的假牙,現在她終於可以像正常人一樣出門逛街了。

3D列印仿生眼

除了下巴這樣的大件物品,像我們心靈的窗戶也已經被3D列印攻破了,美國明尼蘇達的科研團隊利用3D列印技術打造出了一隻能模仿視網膜功能並且還能感應光線變化的仿生眼,

他們用半球形玻璃圓頂作為基礎,並且使用銀顆粒製成的墨水進行列印,這樣列印過程中油墨會呆在原地迅速變幹,而不是沿著曲面流淌下來,然後研究團隊又採用半導體聚合物材料,來列印光電二極體,這樣仿生眼就能將所看到的圖像信息,轉換為視網膜細胞的電脈衝,並將圖像信號傳回大腦,只不過由於技術限制,目前仿生眼的光電轉化效率只有25%。

3D列印心臟

要說比眼睛還要複雜的人體組織,那心臟絕對夠資格了。前不久,蘇黎世聯邦理工學院的研究團隊用矽膠材料列印出了一顆柔軟的人造心臟,與真正的人類心臟幾乎一模一樣。

3D列印心臟重390克,體積為679立方釐米,與正常人類的心臟體積大致相當,與人類心臟一樣,3D列印心臟也有左右心室,只不過心室之間不是瓣膜,而是一個額外的完全密封的腔室,以此來充當心臟的發動機,通過壓縮空氣給腔室充氣和放氣來產生抽吸作用,驅動血液穿過心室,泵向全身。

不過該3D列印心臟有一個缺點,那就是跳動3000次後會開始衰減,相當於只能使用大約30~40分鐘,因此無法應用於臨床植入,

雖然3D列印在醫療領域仍然有很長的路要走,但是相信科學家們的努力,未來3D列印可以應用到各種類型的組織或器官。

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    這種人工心臟的出現,將有助於外科醫生在手術前更好地練習心臟手術,也可能最終導致全功能3D列印心臟的出現,並為醫療設備開發商提供一個前所未有的平臺,用來測試他們的產品。  此外,研究團隊還希望最終能將列印出來的心臟「細胞化」,或是將人類心臟肌肉細胞添加到這個結構中,讓它像真實的心臟一樣跳動。科學家已經在實驗室中培育幹細胞,並使其分化為心臟細胞。問題是,至少在目前,他們一次只能製造約1億個細胞,但一個正常大小的心臟需要約1000億個細胞。不過,範伯格指出:「一旦這個問題解決,就可以用上我們現在所使用的這種製造技術了。」
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    這種人工心臟的出現,將有助於外科醫生在手術前更好地練習心臟手術,也可能最終導致全功能3D列印心臟的出現,並為醫療設備開發商提供一個前所未有的平臺,用來測試他們的產品。範伯格表示,這是很重要的一步,我們越來越接近開發出血管相互連接的人工心臟。利用這種心臟,外科醫生就可以在有血液流動的情況下練習縫合動脈。此外,研究團隊還希望最終能將列印出來的心臟「細胞化」,或是將人類心臟肌肉細胞添加到這個結構中,讓它像真實的心臟一樣跳動。科學家已經在實驗室中培育幹細胞,並使其分化為心臟細胞。
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    漢高化學公司宣布與溫哥華的聚合物3D列印公司NewPro3D合作。兩家公司將利用各自的專業知識領域,共同開發用於醫療行業的先進3D列印解決方案,以用於製作解剖模型和假肢等領域。漢高醫療材料 3D列印心臟軟組織結構模型NewPro3D是數字光處理(DLP)3D列印技術的專家,最近成為漢高開放材料平臺的成員,目標是達到生產規模的增材製造。現在,雙方的合作將重點轉移到醫療領域,這可以從針對患者的3D列印解剖模型、定製義肢以及相關3D列印解決方案中受益。
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  • 世界首個3D列印軟體人工心臟誕生:而且還能跳動
    7月16日消息,據國外媒體報導,瑞士研究人員開發了一種人造心臟,這種人造心臟「在形狀和功能上」非常接近真實的器官。根據研發人員Nicholas Cohrs的說法,它是由矽樹脂製成的,重量是390克,比正常的心臟要多80克,而且包含了一個「複雜的內部結構」。