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去年十月全球首創(chuàng)3D生物血管打印機問世之后，國家“863計劃”3D生物打印促進人工血管內(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，這也標志著困擾臨床半個世紀的人工血管內(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)干細胞制備成3D生物打印墨汁，應用自主研發(fā)的3D生物血管打印機構(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?！?/p>
截至目前，科研人員已對30只恒河猴進行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%，各項生理指標均未發(fā)現(xiàn)異常。
中國科學院院士戴尅戎表示，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血管細胞和各種活性物質(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行動物的體內(nèi)實驗，科研人員如何對實驗動物進行長期的監(jiān)測，我們需要進一步了解。
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鍵部分。所謂生物磚，其實就是一種精準的具有仿生功能的干細胞培養(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，科研人員對早已進行過血管植入手術(shù)的恒河猴進行各種數(shù)據(jù)指標的長期監(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)學路還有多遠？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)干細胞在臨床上應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遠高于癌癥和艾滋病，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，研究團隊下一步將向有關監(jiān)管機構(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，也將對干細胞技術(shù)的臨床應用具有重大意義。
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)有自主修復的能力，當把原料送到體內(nèi)之后，在體內(nèi)組織的自主調(diào)解下，分化成自己的組織，所以應該說是在干細胞領域里提供了一個嶄新的理論研究方向和實際應用方向。
日趨成熟3D打印技術(shù)
3D打印技術(shù)的應用技術(shù)已日趨成熟。在再生醫(yī)療領域，早前日本多家科研機構(gòu)就在研究使用3D打印技術(shù)生產(chǎn)血管等復雜組織。日本佐賀大學將iPS細胞(人體誘導多功能干細胞)培育出的細胞群打印成管狀結(jié)構(gòu)，制成血管。京都大學利用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。日本政府預計到2020年前后，iPS細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)。
我國浙江大學醫(yī)學院歐陽宏偉教授團隊在國家重大研究計劃課題的支持下，以干細胞作為種子，通過3D技術(shù)打印出模擬細胞的微環(huán)境作為土壤，促進干細胞分化遷移的刺激因子作為化肥，探索出對骨關節(jié)炎改善的有效方法。
隨著3D打印技術(shù)的進一步發(fā)展，未來在臨床醫(yī)學上的應用前景不可限量，同時也將對干細胞技術(shù)的臨床應用提供新的研究方向。
