杭州科学大讲堂第151期—— 生物3D打印:器官的体外再造

       金秋送爽,丹桂飘香。10月14日下午,杭州科学大讲堂第151期在杭州市建设职业学校举行。浙江大学机械工程学院教授,博士生导师,青年长江学者贺永教授受邀作了“生物3D打印:器官的体外再造”的科普报告,受到了师生们的热烈欢迎。杭州市科技工作者服务中心副主任祝源源为贺永教授颁发铭谢牌。



       贺永教授从3D打印一些有趣的应用场景入手,深入浅出的阐述了3D打印的历史沿革、发展方向和应用前景。贺教授提到,目前几乎所有的工科专业,包括轻工制造、建筑设计、新材料研发、航空航天等领域,都会用到3D打印相关的技术,其中,生物医疗是3D打印非常重要的应用领域之一。生物医疗与3D打印结合在一起,叫做生物产品打印,或生物3D打印。医疗界对3D打印的需求和应用,主要有手术规划、模拟训练等。医生在给病人做非常复杂的手术之前,例如心脏手术,一堆血管互相耦合交错,风险非常大,用3D打印技术就可以把复杂的病灶部位完全打出来,医生术前会诊时,就可以直接对着实物,做好手术规划,有利于手术进行。另外,在医院的实验室,用3D打印可以做各种各样的手术模拟器,模拟各种手术过程中,人体器官的反应,提供更逼真的模拟环境,帮助医生训练手感,提升能力。

       贺永介绍,可降解材料的研发是生物3D打印的研究热点之一。现在钛合金等金属类人工骨骼植入已经非常普遍,但金属件植入体内后,与人体的骨头互相之间产生摩擦,人体骨头会被磨损掉屑,人体会感觉非常痛苦。对于这些植入体内的异物,很多研究人员在尝试用可降解的材料代替金属件。3D打印好的骨骼植入到身体里面,前期帮助修复,修复完以后降解没了,自己的骨头长上去,人体就能顺利康复。这就类似于动手术的缝合线,缝上去以后自动就降解,不需要拆线。



       贺永说,他所带领的团队正在研究把人体细胞当成原材料,运用生物3D打印技术,在体外组成器官。现在3D打印器官主要在于修复体表缺损,如修复颌面缺损。目前,研发团队3D打印出来的耳朵、鼻子等已经非常接近真实耳朵,不仔细看都分辨不出真假。现在特别热门,想像空间非常大,比如肾坏了换个肾,肝坏了换个肝等等,但目前的技术还没有达到这个层次。

       技术在不同阶段有不同应用,每一项技术突破都非常有意义。贺永说,目前他们团队研发的重点,是体外把一个活的器官做出来,实现生物3D打印器官的功能化。人体正常的血管是有三层细胞的结构,从我们体内最里面的内皮到平滑肌到纤维细胞,我们可以在体外完整的构建出来,并有血管的功能。比如,把肿瘤细胞取出来,在体外把这个肿瘤建起来,然后试验各种药物,看到底哪个药物或者哪个组合的药物,对这个肿瘤是有效果的,来研究肿瘤的治疗方法。他说,这项技术在实验室阶段已经算比较完善了,应该在未来几年内在临床上就会有应用。



       3D打印领域的宽广未来,技术的不断创新,必定会为人类消除病患带来美好前景。贺教授鼓励学生们,要关注3D打印研究的进展情况及应用前景,要敢于提问,勇于创新,敢想敢做,为祖国的科技发展做出贡献。
       此次活动由杭州市科协主办、杭州市科技工作者服务中心和江干区科协联合承办。杭州市建设职业学校师生共150余人参加了活动。(洪萍、张雁)

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