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去年十月全球首創(chuàng)3D生物血管打印機(jī)問世之后，國家“863計劃”3D生物打印促進(jìn)人工血管內(nèi)皮化的研發(fā)項目近日獲得了階段性重大技術(shù)突破。3D生物打印的血管在動物體內(nèi)實驗取得了成功，這也標(biāo)志著困擾臨床半個世紀(jì)的人工血管內(nèi)皮化問題成功找到了解決的方法，具有重要的現(xiàn)實意義。
3D生物打印血管移植實驗取得成功
科研人員利用取自恒河猴自體的脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞制備成3D生物打印墨汁，應(yīng)用自主研發(fā)的3D生物血管打印機(jī)構(gòu)建出具有生物活性的血管，并用其置換恒河猴體內(nèi)一段長2厘米的腹主動脈。經(jīng)過連續(xù)監(jiān)測和長達(dá)數(shù)月觀察，3D生物打印的血管不僅與恒河猴自身腹主動脈完全融為一體，而且血管的結(jié)構(gòu)、功能與恒河猴自身主動脈也完全一致。
國家“千人計劃”專家康裕建說：“我們現(xiàn)在能看到，在5天之內(nèi)內(nèi)皮層出現(xiàn)，同時平滑肌層也出現(xiàn)，在28天，所有這些組織分化都能完成，就是我們移植進(jìn)去的組織和正常的組織就沒有區(qū)分，成為了正常血管，這是從來沒有見過的。”
截至目前，科研人員已對30只恒河猴進(jìn)行3D生物打印血管體內(nèi)植入實驗，實驗動物術(shù)后存活率為100%，各項生理指標(biāo)均未發(fā)現(xiàn)異常。
中國科學(xué)院院士戴尅戎表示，這個成果的主要價值不是在于打出一根血管，而是通過打出一根血管來解決怎么供應(yīng)血管細(xì)胞和各種活性物質(zhì)的手段，這種手段將來打血管有用，打?qū)嵸|(zhì)的肝臟有用，打腎臟也有用，打其他的東西都有用。
3D打印的血管究竟如何來進(jìn)行動物的體內(nèi)實驗，科研人員如何對實驗動物進(jìn)行長期的監(jiān)測，我們需要進(jìn)一步了解。
央視記者從實驗室看到：實驗人員將一段3D打印的生物血管植入到動物體內(nèi)，實驗的對象是一只6歲的恒河猴，科研人員將一段內(nèi)徑4毫米、長度2厘米的3D打印的生物血管植入到一只恒河猴的腹主動脈上。
3D生物打印血管各項指標(biāo)需要長期監(jiān)測
3D生物打印的血管外觀上和普通人工血管很像，但實際上內(nèi)部由生物磚組成的生物墨汁才是其最為核心的關(guān)鍵部分。所謂生物磚，其實就是一種精準(zhǔn)的具有仿生功能的干細(xì)胞培養(yǎng)體系。不到兩個小時，這段3D生物打印的血管就被植入到了恒河猴體內(nèi)。與此同時，科研人員對早已進(jìn)行過血管植入手術(shù)的恒河猴進(jìn)行各種數(shù)據(jù)指標(biāo)的長期監(jiān)測。
科研人員介紹，這樣的超聲波檢測基本上每兩周就要做一次，監(jiān)測植入的3D生物血管中是否會出現(xiàn)血栓以及新植入血管和動物本身血管的相融情況。
3D生物打印血管動物載體實驗取得成功之后，距離我們的臨床醫(yī)學(xué)路還有多遠(yuǎn)？這一科研成果究竟具有怎樣的現(xiàn)實意義？
康裕建表示，脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞在臨床上應(yīng)用的安全性是很好的，現(xiàn)在用人工血管來做移植，可以用一個能創(chuàng)造出自己血管的3D打印的人工血管來替代，一個月之內(nèi)就能得到一個完完全全的和自己一樣的血管，這個也是人類有史以來從來沒有過的嘗試。
3D生物打印血管對心血管疾病治療具有重大意義
研究表明，心血管疾病死亡率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于癌癥和艾滋病，是危害人類健康的第一殺手，其中，血管支架和人工血管置換的市場需求規(guī)模巨大。專家介紹，3D生物打印血管動物載體實驗成功之后，研究團(tuán)隊下一步將向有關(guān)監(jiān)管機(jī)構(gòu)申請臨床試驗，這一成果不僅有望為全球近18億心血管疾病患者帶來新的希望，也將對干細(xì)胞技術(shù)的臨床應(yīng)用具有重大意義。
康裕建說，我們現(xiàn)在做的這種嘗試和實驗，會展示出一個全新的方向，這個方向就是我們體內(nèi)有自主修復(fù)的能力，當(dāng)把原料送到體內(nèi)之后，在體內(nèi)組織的自主調(diào)解下，分化成自己的組織，所以應(yīng)該說是在干細(xì)胞領(lǐng)域里提供了一個嶄新的理論研究方向和實際應(yīng)用方向。
日趨成熟3D打印技術(shù)
3D打印技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)已日趨成熟。在再生醫(yī)療領(lǐng)域，早前日本多家科研機(jī)構(gòu)就在研究使用3D打印技術(shù)生產(chǎn)血管等復(fù)雜組織。日本佐賀大學(xué)將iPS細(xì)胞(人體誘導(dǎo)多功能干細(xì)胞)培育出的細(xì)胞群打印成管狀結(jié)構(gòu)，制成血管。京都大學(xué)利用3D打印技術(shù)制成包裹著神經(jīng)的筒狀組織，并將其移植到實驗鼠身上，實現(xiàn)了神經(jīng)的再生。日本政府預(yù)計到2020年前后，iPS細(xì)胞將可用于治療心臟病等疾病，正在加緊掌握與人體組織形狀相近的人造立體組織移植技術(shù)。
我國浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院歐陽宏偉教授團(tuán)隊在國家重大研究計劃課題的支持下，以干細(xì)胞作為種子，通過3D技術(shù)打印出模擬細(xì)胞的微環(huán)境作為土壤，促進(jìn)干細(xì)胞分化遷移的刺激因子作為化肥，探索出對骨關(guān)節(jié)炎改善的有效方法。
隨著3D打印技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，未來在臨床醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用前景不可限量，同時也將對干細(xì)胞技術(shù)的臨床應(yīng)用提供新的研究方向。
