2020年九大生物3D列印技術進展,為未來的器官移植鋪路

2021-01-09 騰訊網

由於COVID-19的大流行,2020年是非常動蕩的一年,但即使是最極端的封鎖措施也無法阻止科學研究向前發展。生物3D列印領域的十項最重要的成就,給2020年帶來了一線生機。

1、FRESH-生物列印栩栩如生的心臟模型

卡內基梅隆大學的研究人員,生物列印了一種心臟模型,它能模仿心臟組織的真實手感、彈性和機械性能,而且還足夠耐用,可以進行處理、縫合和灌注,是手術模擬和訓練的理想工具。

研究人員成功地證明了由軟性水凝膠製成的大型生物列印心臟組織構造可以實現,並可以外科培訓應用。(詳情見>>>)

△3D列印心臟

2、使用雷射和糖的複雜血管網絡

來自萊斯大學的研究人員利用糖粉和選擇性雷射燒結,從複雜、分支和錯綜複雜的糖網絡中構建了大型結構,這些糖網絡可以在實驗室生長的組織中溶解,為血液創造通路。

該團隊的研究結果已經接近模擬生成血管所需的體內條件,克服了3D列印血管化的併發症。這項工作使生物列印界離創造移植用的器官和組織又近了一步。

3、用於COVID-19研究的生物3D列印組織

來自美國的安東尼-阿塔拉開發了一種新的多器官,可在晶片上測試藥物的毒性。該研究可以帶來更快更經濟的藥物開發,以及降低藥物上市後的風險。還能證明藥物毒性,在7月份它還被用於測試對抗COVID-19病毒的藥物。

△集成組織器官印表機在生物列印組織構建

4、微型機器人在體內列印出健康的細胞

來自中國清華大學的研究人員開發了一種微型生物列印平臺,通過內窺鏡進入人體,在體內進行組織修復。為了測試這種新方法,研究人員在胃模型中通過生物列印雙層組織支架成功修復了胃部傷口。

10天的細胞培養顯示,列印的細胞仍然保持著較高的活力和穩定的增殖,這表明列印組織支架中的細胞具有良好的生物學功能。

該工作是生物列印和臨床科學領域的創新進展。由於胃壁損傷是消化道常見的問題,影響著世界上12%的人口,新型的原位體內生物列印平臺是治療這一問題的潛在有用方法。

△人類胃部3D列印模型內的機器人

5、用於體內3D列印的新型生物墨水

研究人員開發了一種特殊配方的生物墨水,以微創方式在活體患者體內生物製造3D組織工程支架。

它專注於一種全新的生物材料配方,可以在體內發現的那種溫度下進行3D列印,並在體內使用可見光進行交聯,利用機器人3D列印構建具有臨床相關尺寸和一致結構的3D組織工程支架。這項工作可以實現在手術室中直接將合適的細胞和材料送到缺損處。

△直接植入軟活組織的晶格結構

6、俄羅斯太空人在太空中3D列印軟骨

最具創新性和未來感的生物列印形式之一是在微重力下完成的。由俄羅斯生物技術公司開發的定製設計磁性3D生物印表機,在2018年發射到軌道上,太空人在國際空間站上對軟骨進行了生物列印。

利用磁場的拉力實現了細胞在微重力下的自組裝,這種懸浮式生物列印的形式為太空再生醫學提供了巨大的潛力。

△使用了一種新型的 "無支架 "組織工程方法

7、首臺聲學3D生物印表機

瑞士生物技術公司推出一種全新的生物製造技術,可以通過聲波快速而經濟地生產多細胞功能組織構建。

為了驗證血管結構的可行性,研究人員開發了一個體外實驗模型,他們得出結論,即使初始密度較低,細胞也能夠自組裝成功能性多尺度血管網絡,並可應用於多個生物醫學領域,包括藥物篩選的3D模型和生物列印自動化組織製造,以實現臨床轉化。(詳情見>>>)

△聲學生物印表機

8、生物列印珊瑚幫助海洋生態系統發展

由於生物列印的應用超出了組織工程和再生醫學的範疇,來自劍橋大學和加州大學聖地牙哥分校的研究人員開發了仿生3D列印珊瑚,作為珊瑚啟發生物材料的新工具,可以在藻類生物技術、珊瑚礁保護和珊瑚-藻類共生研究中找到用途。

珊瑚啟發的光合生物材料結構是利用快速的3D生物列印技術製造出來的,能夠模仿珊瑚-藻類共生的功能和結構特徵,為生物啟發材料及其在珊瑚保護中的應用打開了一扇新的大門。(詳情見>>>)

△生物列印的珊瑚

9、在實驗室中生物列印迷你人腎臟

澳大利亞默多克兒童研究所的研究人員生物列印出微型人類腎臟,為腎衰竭的新療法和可能的實驗室種植移植鋪平了道路。

研究顯示了幹細胞的3D生物列印能夠產生移植所需的足夠大的腎臟組織片,用於篩查已知會對人造成腎臟損害的藥物的藥物毒性。利用生物列印技術,她現在可以在10分鐘內創建大約200個迷你腎臟,而不影響質量。(詳情見>>>)

△Melissa Little教授

相關焦點

  • 「高定版」人體組織、器官來了?上普生物布局3D生物列印
    2019年8月,在Science期刊上,一篇名為《3D bioprinting of collagen to rebuild components of the human heart》震蕩學術圈,利用生物3D列印技術列印成人心臟的未來,似乎即將到來。 3D列印心臟能獲得如此高的關注,和人體組織修復的巨大增求有關。
  • 2020年中國3D列印材料行業市場現狀及發展前景分析 未來金屬3D列印...
    未來金屬3D列印材料將迎來新爆發期經過30多年的發展,3D列印技術不斷完善,目前已形成了3D生物列印、有機材料列印、金屬列印等多種列印模式,我國3D列印材料仍以工程塑料為主。2019年7月,主營業務為金屬列印的鉑力特在科創板上市,前瞻預計未來金屬3D列印材料將迎來新的爆發期。
  • 一文了解2020年3D列印材料市場規模與發展趨勢 金屬3D列印替代大
    經過 30 多年的發展,3D 列印技術不斷完善,目前已形成了3D 生物列印、有機材料列印、金屬列印等多種列印模式,我國3D列印材料仍以工程塑料為主。2019年7月,主營業務為金屬列印的鉑力特在科創板上市,前瞻預計未來金屬3D列印材料將迎來新的爆發期。
  • 醫療3D列印技術,未來的發展方向在何方
    打開APP 醫療3D列印技術,未來的發展方向在何方 311供應鏈研究院 發表於 2020-03-17 08:59:40 在深度方面,由3D列印沒有生命的醫療器械向列印具有生物活性的人工組織、器官的方向發展。本文主要介紹醫用3D列印技術在如下5個領域的最新進展。 1、手術規劃模型,對於風險高難度大的手術,術前規劃十分重要。傳統上,通過CT、核磁共振(MRI)等影像設備獲取患者的數據,是做醫生手術預規劃的基礎,但得到的醫學影像是二維的,之後還需要利用軟體將二維數據轉成逼真的三維數據。
  • FDA批准轉基因豬,未來還能解決器官移植難題?
    日前,美國食品藥品監督管理局(FDA)已批准將基因工程豬用於食品和醫療產品,由 Revivicor 醫療公司開發的豬,未來可用於生產藥物、提供移植器官和組織,以及生產對肉類過敏者更安全的肉類,這種豬,也就說我們常說的轉基因豬。FDA 研究專員史蒂芬哈恩(Stephen M.
  • 專業論文分析 生物3D列印現狀和前景
    來自全球大學、科研機構和醫院的研究人員和科學家聚集在一起,為3D生物列印領域制定了發展路線圖,並在《生物製造》雜誌上發表了論文。這篇論文詳細介紹了生物列印的現狀、該技術在特定應用中的最新進展以及當前的發展和挑戰。它還預想了該技術在未來如何改進,並詳細介紹了特定路線圖的研究方向。
  • 生物基因技術更改傳統醫學院排名,器官移植不再是外科醫生的專利
    現代醫學技術的革新計算機資訊時代對傳統商業和產業都帶了很大的衝擊,隨著人類計算信息的不斷提升,生物基因序列被認為是人類生物語言的0和1,幾百年前,現代醫學的先驅們還在為手術出血和感染帶來的死亡而一籌莫展,如今生物基因時代,被譽為現代醫學王冠的外科手術也在不斷發展
  • 【小K翻譯】世界上第一次將3d列印技術用在腎臟移植手術中-1
    在蓋伊與聖託馬斯醫院進行的一次外科手術中,率先使用了3d列印技術支持,成功的將一個成年人的腎臟移植到一個小孩身上。
  • 你知道什麼是3D列印技術嗎?它到底有多牛?發展前景又如何?
    3D(3DP)列印是快速成型技術的一種,它是一種以數字模型文件為基礎,運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過逐層列印的方式來構造物體的技術。簡單的說就是如果把一件物品剖成極多的薄層,3D列印就是一層一層地把薄層列印出來,上一層覆蓋在下一層上,並與之結合在一起,直到物件列印成形。 這是官方給出的解釋。好吧,你可能不太明白。我來簡單的給你解釋下。
  • 器官移植安全豬:人類器官異種移植的新物種?
    半年前,科學家在克服異種移植免疫反應方面取得了突破。來自慕尼黑的心臟外科醫生布魯諾·賴夏特和獸醫埃克哈特·沃爾夫領導的一個研究團隊,在英國《自然》雜誌上公布了他們的一項實驗研究結果,他們首先藉助新技術,對豬心臟進行了基因修改,目的是抑制未來人體移植後可能出現的排異反應,然後將這些豬心臟植入狒狒體內。
  • 2020年,這12個3D列印應用領域有前途
    汽車製造我們預計2020年將是汽車行業3D列印技術普及的關鍵一年。現在,新的金屬和聚合物生產技術已經成熟,可以被大多數汽車OEM廠商採用,而傳統3D列印技術正在變得更加可靠。這是一個總結該領域所有最新進展的機會,無論是3D列印植入物的大規模採用,還是生物列印方法和材料的迅速發展。去年3dpbm與GE,OPM合作舉辦了一次非常成功的有關骨科植入物的最新技術和市場的網絡研討會。
  • 體內3D列印技術或可治療胃潰瘍
    由於常規的傳統療法有其弊端,如今科學家們想要通過探索3D列印技術,使得直接在人體內部構建活細胞成為可能,從而更好地治療此類疾病。就像3D印表機通過層疊材料來創建結構框架一樣,生物印表機會通過堆疊活細胞來生成組織和器官。生物列印技術的長期目標之一是向處在接受器官捐贈等待名單上的人們提供生物列印的器官。非營利性的器官共享聯合網顯示,僅在美國,就有近70000人處在等待名單上。
  • ...吳德沛團隊開創骨髓精準移植「蘇州模式」;3D列印為微觀世界留...
    科技周刊薦讀 | 「科學探索獎」公布鼓勵青年勇闖「無人區」;江蘇近百新品亮相「中國科技第一展」;吳德沛團隊開創骨髓精準移植「蘇州模式」;3D列印為微觀世界留想像空間  14日,2020年「科學探索獎」頒獎典禮在北京舉行,來自九大領域的50位獲獎人依次從饒毅、潘建偉、鄔賀銓、程泰寧等頂尖科學家手中接過獎盃,繼續他們探索基礎科學和前沿技術「無人區」的徵程。  今年,在獎項的提名、推薦、評審過程中,超過800名「兩院院士」參與其中。
  • 轉基因豬獲FDA最新批准:可防食物過敏為人體器官移植鋪路
    轉基因豬的「高光時刻」「今天首次批准一種動物生物技術產品既可用於食品,又可作為潛在的生物醫學用途,這是科學創新的一個巨大裡程碑。」FDA局長Stephen M。 Hahn表示。據悉,這種轉基因豬由醫療公司Revivicor「開發」,可以用於生產藥物,為移植提供器官和組織,並為肉類過敏症患者提供安全食用的肉類。這種轉基因豬被命名為「GalSafe豬」,意為「半乳糖安全」,因為研究者敲除了在豬細胞表面添加「α-半乳糖」(Alpha-gal sugar)的蛋白酶。
  • 預見2021:《2021年中國3D列印材料產業全景圖譜》(附發展現狀...
    中遊產業為3D列印材料產業鏈中最重要的一環,通過各種技術手段對原材料進行加工,使其成為符合3D列印標準的3D列印材料,目前主流的3D列印材料有金屬粉末材料、光敏樹脂材料、光固化樹脂材料、生物材料、工程塑料材料以及非金屬類材料等等。下遊產業為3D列印製造,隨著技術的進步,3D列印製造應用場景越來越廣泛,應用在工程機械、航空航天、生物醫藥、汽車製造等領域。
  • 中國/美國/歐洲/印度的3D列印法規對比研究
    下文作者:Ambika Khanna,Gateway House國際法研究方案高級研究員,來自印度   3D列印(3DP)作為一項重要的新興技術,在過去的十年中備受關注。製藥、生物醫藥、航空和汽車等行業都迅速採用了3D列印技術。中國航天、美國國家航空航天局(NASA)、印度的ISRO等航天機構已經在太空飛行器中使用3D列印部件。
  • 中國科學家開發微型生物3D印表機器人,或可治療胃潰瘍
    由於傳統療法的弊端,科學家們想通過3D列印技術直接在人體內部構建活細胞,從而更好地治療此類疾病。 生物印表機通過堆疊活細胞來生成組織和器官,其目標是向處在接受器官捐贈等待名單上的人們提供生物列印器官。調查顯示,僅在美國,就有近7萬人等待器官捐獻。
  • 中美航空航天企業3D列印技術應用進展
    自今年5月開始,從新一代載人飛船、天問一號火星探測器到嫦娥五號月球探測器,3D列印技術在我國航空航天領域得到了大量直接應用和在軌驗證,取得了重要進展。在國際範圍內,SpaceX已開始執行NASA商業載人航天任務,從龍飛船發動機到太空人頭盔,3D列印同樣發揮了重要作用。本期,我們列舉中美兩國航空航天企業對3D列印技術的應用進展。
  • 截至2030年技術爆發點全面預測 3D列印和人工智慧火力全開【附下載...
    汽車公司Local Motors已經創建了幾款原型車,也計劃將在未來幾年使用3D列印實現全尺寸的汽車生產。| 2025年:第一款植入式手機實現商業化區塊鏈技術,不僅僅局限於比特幣範疇,被認為可以用於公共資料庫,比如土地等商品所有權。有經濟學家發文指出,納斯達克即將開始使用區塊鏈技術進行私人公司記錄,以應用於證券交易。報告認為,未來幾年將是區塊鏈技術的轉折期,預計2023年將有政府率先使用該技術進行徵稅。| 2023年:全球90%的人口袋裡有個超級電腦
  • 智能製造:複合材料3D/4D列印技術
    Advanced Science, 2020. 1902307.對於FDM技術,單一擠出機也可以實現複合材料的直接進料 (圖2),複合種材料被共同送入單螺杆擠出機中,然後沉積到列印床上。這項技術在可控和可變組合結構的列印上有很大的發展潛力。