用自身細胞作為原料,首例3D列印耳朵移植成功!未來可列印更複雜器官

用自身細胞作為原料,首例3D列印耳朵移植成功!未來可列印更複雜器官

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首例人體細胞列印器官的臨床試驗成功了。 

再生醫學製造公司3DBio Therapeutics週四宣布,一名出生時右耳發育不良的20歲女性移植了由她自己的細胞3D列印的耳朵。 

專家表示,成功移植是該技術成功醫學應用的首次臨床試驗的一部分,是組織工程領域的一項驚人進步。 

3DBio Therapeutics介紹,新耳朵的印刷形狀與這名女子的左耳形狀完全吻合,該公司表示,今年3月移植的新耳朵將繼續再生軟骨組織,使其看起來和感覺上都像一隻自然的耳朵。 

「這絕對是件大事!」生物醫學工程卡內基梅隆大學的材料科學與工程教授亞當‧范伯格(Adam Feinberg)表示。

七年磨一劍 

這位女士的重建手術結果由3DBio在新聞發布會上公布。出於對專利權的擔憂,該公司尚未公開披露這一過程的技術細節,這使得外部專家更難對其進行評估。 

該公司表示,聯邦監管機構已經審查了試驗設計,並制定了嚴格的生產標準,研究完成後,資料將發表在醫學期刊上。 

另外,包括11名患者在內的臨床試驗仍在進行中。 

移植手術可能會失敗或帶來意想不到的併發症。但是,醫生和公司官員說,由於這些細胞來自患者自身的組織,新耳朵不太可能被身體排斥。 

3DBio公司經過七年的努力取得了成功,這是最近在尋求改進器官和組織移植方面取得的幾項突破之一。 

公司之前已經使用3D列印技術生產定制的義肢由塑膠和輕金屬製成,但是,這個案例中的耳朵是從該女士畸形耳朵中提取的一小團細胞製成的,它是第一個已知的由活體組織製成的3D列印器官的例子。 

整個列印和移植的過程分為五個步驟。 

首先是外科醫生從這位婦女的小耳畸形殘留物中取出半克軟骨,然後,他把這個東西,連同她健康耳朵的3D掃描圖,從聖安東尼奧寄到了皇后區長島市的3DBio大樓。 

第二步,在3DBio大樓中,患者的軟骨細胞被從組織樣本中分離出來,在專有的營養液中生長,增殖成數十億個細胞。 

第三步,將活細胞與該公司的基於膠原蛋白的生物墨水混合,「就像把巧克力碎片混合到曲奇麵團霜淇淋中一樣」,3DBio的首席科學長Nathaniel Bachrach說。 

第四步,膠原蛋白透過注射器插入專用的3D生物印表機,這種印表機從噴嘴中以穩定的細流噴出膠原蛋白,快速旋轉,形成病人健康耳朵的鏡像複製品,整個列印過程只持續了不到10分鐘。 

第五步,列印出來的耳朵形狀隨後被包裹在一個可生物降解的保護殼中,並在冷藏庫中連夜運送給主刀醫生,然後他將耳朵植入病人的皮下,就在她的下頜骨上方。 

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外部醫生主刀,將來還能列印其他器官 

患者來自墨西哥,先天性小耳畸形,這是一種罕見的先天缺陷,導致耳廓或耳朵外部小而畸形(它也可能影響耳朵的聽力)。 

將耳朵列印出來之後,還需要進行移植手術,手術由一名公司外部的醫生進行。 

「這太令人興奮了,有時候我不得不稍微調整一下自己,」Arturo Bonilla醫生說,他是聖安東尼奧的一名兒科耳再造外科醫生,為這名婦女進行了植入手術。該試驗由3DBio治療公司資助,但博尼拉博士在該公司沒有任何財務股份。

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公司高管說,隨著更多的研究,這項技術可以用於製造許多其他替代身體部位,包括椎間盤、鼻子、膝半月板和乳房腫瘤切除術後的重建組織。 

他們說,在未來,3D列印甚至可以產生更複雜的重要器官,如肝臟、腎臟和胰腺。 

西奈山伊坎醫學院(Mount Sinai’s Icahn School of Medicine)脊柱生物工程實驗室的負責人James Iatridis說,其他印刷組織植入物也在研發中,但他不知道還有其他產品正在進行臨床試驗。 

「這種3D耳朵是一種概念驗證,可以用來評估活人的生物相容性、形狀匹配和形狀保持能力,」Iatridis博士說。 

儘管如此,耳朵的外部部分是一個相對簡單的附屬物,與其說是功能性的,不如說是外觀性的。 

卡內基美隆大學的范伯格博士提醒說,通往實體器官(如肝臟、腎臟、心臟和肺)的道路仍然很漫長。 

他說:「從一隻耳朵到一個脊椎間盤是一個相當大的跳躍,但是如果你缺一隻耳朵,這就更現實了。」 

採用基於膠原蛋白的「生物墨水」 

3D列印製造過程創建一個實體,從數位模型的三維物件。這項技術通常涉及一個電腦控制的印表機沉積在薄層材料,以創建物件的精確形狀。 

高級主管們說,3DBio治療公司的這種新型耳朵植入物集成了幾種專有技術,首先是一種將患者細胞的小樣本複製數十億的方法。 

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該公司的3D印表機使用了一種基於膠原蛋白的「生物墨水」,這種墨水在人體內是安全的,並能保持所有材料無菌。 

所有的研究和生產都在同一個地方進行,在皇后區一個新的、不起眼的磚砌建築裡,配備了衛生的「實驗室」,工作人員戴著面具,身穿全套工作服、手套和靴子。 

到目前為止,這個臨床試驗一共包括11名志願者,年齡從6歲到25歲,他們將被跟蹤五年,以評估長期的安全性和美學效果。 

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