最新型生物墨水 印製骨骼結構只要幾分鐘 活細胞3D列印 助修復顱骨損傷

編譯/韋士塔  |2023.11.18
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編譯/韋士塔

3D列印技術在醫療領域日益受重視,尤其是植入物,因為醫師、科學家能運用3D列印技術,為患者量身訂做生物醫學裝置。近來,澳洲新南威爾斯大學(UNSW Sydney)的研究團隊開發出一種陶瓷墨水,能讓外科醫師以活細胞3D列印仿骨結構,修復受傷的骨骼。

科學家使用磷酸鈣製成的特殊墨水,搭配3D列印機,開發一種稱為「細胞懸浮液陶瓷全向生物列印」(COBICS)新技術,只需幾分鐘就能在水中印製類似骨骼的結構。

參與這項研究的再生醫學研究所生醫科學助理教授雪穎(Dmitriy Sheyn)表示,他們使用的生物墨水能有效幫助細胞存活並形成新的骨細胞,對顱骨受傷的患者來說是一大福音。雪穎指出:「臨床上,治療顱骨損傷是一項重大挑戰。我們開發的創新技術,很可能成為極有效的解決方案,滿足顱骨重建的需求。」

雪穎表示,顱骨損傷患者目前最普遍的治療方案,是使用骨頭或合成材料進行移植,以修復傷口。儘管使用患者自己的骨頭是最佳選擇,但供體部位的發病率偏高,讓這種治療方案的成效受限;此外,使用鈦或聚合物等合成材料,非常容易引發感染及併發症,特別是兒童患者。

研究人員指出,3D生物列印是因應顱骨損傷的潛在解決方案,可使用不同的生物材料製造支架,模擬損傷部位的形狀及尺寸,以取代或修復顱骨。

然而,3D生物列印的材料仍不盡理想;雪穎說:「3D列印確實能夠製作所需的形狀,但我們無法用細胞進行列印,因為列印技術與細胞不相容,但這些細胞才能真正幫助傷口癒合及修復。」

參與研究的魯哈尼(Iman Roohani)博士表示,許多科學家均嘗試以3D技術印製仿骨結構,但他們開發的技術,能在室溫下製造這種含有活細胞的材料,且不需使用輻射或刺激性化學物質。目前為止,仿骨材料必須在實驗室使用高溫爐及有毒化學物質來製作。

研究團隊成員奇里安(Kristopher Kilian)副教授表示,他們開發的技術最大特點是讓活細胞融入3D列印的結構,且容易操作;他說:「我們使用3D列印機印製乾燥的材料,接著能添加活細胞。我們還能直接在患者的骨頭受損部位注入這種生物墨水,印製仿骨結構,目前還沒有其他技術能做到這一點。」

奇里安表示,外科醫生及醫療器材製造商對這種新技術深感興趣。他們的研究仍處於早期階段,但這種全新仿骨結構列印技術,可能成為治療及修復骨組織的新方法。

他說:「這項突破奠定了全新治療方案的基礎,或許未來某個時候,需要進行骨骼移植的患者只需前往診所,醫師就能使用3D列印機器完成治療;這很可能顛覆當前的療法,為患者減輕痛苦,拯救更多生命。」

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