科學家以幹細胞「墨水」 3D 打印人體活組織

(圖:Nature.com)

英國布里斯托大學(University of Bristol)一班科學家研發了一種含幹細胞的「生物墨水」,聲稱可用於 3D 打印機,為受意外或疾病影響的病人度身訂造骨頭或軟骨,帶動「生物打印」技術的發展。

這生物墨水由兩種聚合物組成,各自飾演著十分重要的角色。第一種物料是從海草提取的天然聚合物,支撐著墨水的結構。而第二種物料則是在醫療產業中用到的一種人造聚合物,可以令墨水遇熱時由液體變成固體。

巧妙的組合

細胞及分子醫學院首席研究員阿當‧比里曼(Adam Perriman)表示,這種生物墨水的設計過程非常艱鉅,原因是因為他們需找到一種既可打印,而同時可以在打印後接觸養份、保持外型及不傷細胞的物料。經過多次的嘗試,比利曼認為他們已成功找到一個適當的組合。

目前的墨水配方,有賴其成分中的人造聚合物,當溫度達到 37 度時便會由液態變成固體。這個特點,使它可以輕易用於一個稍經改裝的普通 3D 打印機,製造出複雜的立體結構。

(圖:Advanced Healthcare Materials Journal)
(圖:Advanced Healthcare Materials Journal)

打印人體組織

研究小組亦成功將成人幹細胞分別培育成造骨細胞及軟骨細胞,把這些細胞注入生物墨水後,科學家成功使用 3D 打印技術,打印出一個完整的氣管環狀軟骨,過程共需時五星期。

最神奇的是,他們發現當 3D 打印的成果接觸細胞養份後,負責令墨水凝固的人造聚合物會自然消失,只留下天然海草聚合物和幹細胞。而海草聚合物更會在立體結構中留下微型的氣孔,令養份可更有效地進入幹細胞。

研究小組表示,他們的發現可以有助未來生物打印科技的發展,令病人可使用自己的幹細胞製造所需的人體組織。換而言之,在可見的未來,病人將可以以自己的幹細胞作墨水,打印及替代因意外或疾病失去的骨頭或軟骨。這亦將可為有需要置換膝蓋或髖關節的病人提供一個更自然的選擇,取代現時以金屬製造的人造骨頭。

一遙
明日科學總編輯,愛丁堡大學神經語言學學生,精通五國語言,熱愛科學科技。夢想是以所學的知識連接世界文化,為明天的世界帶來正面的影響。