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贡献者：不爱吃窝瓜 浏览：900次 创建时间：2015-07-16
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3D生物打印笔
3D生物打印机（3D生物打印机）就像普通打印机一样，只不过普通打印机的原材料是墨水和纸，而新生物打印机的原料是人体细胞，这种误差可以控制在20微米以内，得到的器官可以显著降低排异反应。
澳大利亚科学家从3D打印技术获取灵感，研发3D生物打印设备“骨画笔”，直接在伤骨“画”出新细胞，一旦投入临床应用，可提高骨头重建手术成功率。中国自主研发的生物材料3D打印机已经成功打印出较小比例的人类耳朵软骨组织和肝脏单元等。
中文名3D生物打印笔
又 称3D生物打印机
原 料人体细胞
误 差20微米以内
特 点器官可以显著降低排异反应
发明国家澳大利亚
目录
1原理技术
2研发背景
3应用前景
1原理技术
“骨画笔”原理类似3D打印机，先逐层打印出活性细胞、海藻酸钠或海藻提取物，再用凝胶覆盖。两层物质混合后由笔尖流出，医生可在受损骨部“边画边补”。
混合物被骨头吸收后用紫外线烘干，医生随后建立称为“骨棚架”的细胞层，再长出神经和肌肉，骨画笔可加速骨骼和软骨再生。
外形
3D生物打印机有两个打印头，一个放置最多达8万个人体细胞，被称为“生物墨”;另一个可打印“生物纸”。所谓生物纸其实是主要成分是水的凝胶，可用作细胞生长的支架。3D生物打印机使用来自患者自己身体的细胞，所以不会产生排异反应。
3D生物打印机使得人体器官可“按需打印”3D生物打印机基于现有技术发明，这些技术当前被用以制造工业零部件的3D模型。
生物打印机的不同之处在于，它不是利用一层层的塑料，而是利用一层层的生物构造块，去制造真正的活体组织。这一技术尚处于初级阶段，不过第一台3D生物打印机的原型机已在2009年底制造出来，并用以测试。
工作
3D生物打印机工作原理类似于在工业中用于制造部件和功能模型的快速成型机。
研究人员首先从成年病人的骨髓和脂肪中提取出干细胞，通过采用不同的成长因子，这些细胞能够被分化成不同类型的其他细胞;然后他们再将这些细胞弄成液滴，每个液滴中包含1万到3万个细胞。液滴在打印机中沉淀并聚合在一起，形成一个结构。打印头每经过一次，进行打印操作的底座就下移一个刻度，通过这种方式，打印的器官可逐渐成型。
这种机器可放进标准实验室的生物安全柜，进行无菌操作，还可以用电脑制图系统来设计人体器官的剖面图，进行精确打印。随后，自然生成的细胞开始重新组织、熔合，形成新的血管。每个血管大约需要一小时形成，而熔合在一起需要数天时间。
2研发背景
20世纪，没有一种医学技术像器官移植一样带给人们那么多的惊喜与希望。到2010年为止，人类已经完成了除大脑之外的所有器官的移植，全世界有将近100万曾经被死亡阴影笼罩的人通过器官移植获得了新生，这个数字相当于一个小型城市的人口总和，所以有人说20世纪是器官移植的世纪，它是19世纪医学史上最伟大的突破之一。
然而，器官移植在很长时间内一直面临一个困境。一个器官的获取，是要以另一个人器官的失去为前提的，但主动或被动失去的器官远远要比所需的器官少得多。这是全世界都面临着的问题。据统计，中国每年需要透析的病人有12万例，这其中，只有二十分之一的人得以接受肾脏移植;需要移植的终末期肝病患者有一百万左右，而每年只有三四千人接受了移植手术。
对此，人们设想出了很多解决之道，比如说在科技水平能发展一定程度后，可以使用动物的器官移植给病人、使他继续生存;或者，使用人工制造的器官移植也可以帮助病人重新进行正常的生活，3D生物打印机的出现或将解决这一问题。
研发
2009年底，澳大利亚Invetech公司和美国Organovo公司宣布携手研制出了全球首台商业化3D生物打印机，研究人员采用事先提取好的活体，进行组合排列，打印出所需要的细胞，误差可以控制在20微米以内，得到的器官可以显著降低排异反应。
3应用前景
3D生物打印机(3D bio-printer)是由澳大利亚Invetech公司和美国Organovo公司联合研制的全球首台商业化打印机。
虽然2010年3D生物打印机已初见端倪，但它还处于早期测试阶段，Invetech和Organovo这两家公司宣称，这项技术在5年内将能提升到制作出心脏搭桥手术中所需的动脉和静脉血管，像制作心脏和肝脏这类复杂的器官在10年内有望实现。
对于3D生物打印机的出现，医疗界对此非常的期待。就如同之前出现的“达·芬奇”三维模拟手术机器人一样，它也必将给医疗界带来一场革命，给所有等待合适器官的病人们带来希望。
科学家们表示，3D生物打印机的出现能够帮助医生去研究、扫描和复制病人所需要的器官，并能改进医疗服务方式，他们相信不久就能用这种打印机制造出人体组织，彻底解决医疗中器官难寻的局面。
此外，全球首台商业化3D生物打印机的出现或将从市场需求源头解决这一问题，按需打印生物器官，让器官买卖的罪恶从此结束。
研究员此前在画出的“骨棚架”造出新生膝盖软骨，帮助治疗癌症和关节炎。负责研发的人员正优化细胞组织，预计5年内进行临床实验。未来只要替换不同填充物料，就可修复受损皮肤及肌肉。
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