用自身细胞作为原料,首例3D打印耳朵移植成功!未来可打印更复杂器官

2022-06-24 18:32:14 浏览数 (1)

大数据文摘出品

首例人体细胞打印器官的临床试验成功了。

再生医学制造公司3DBio Therapeutics周四宣布,一名出生时右耳发育不良的20岁女性移植了由她自己的细胞3D打印的耳朵。

专家表示,成功移植是该技术成功医学应用的首次临床试验的一部分,是组织工程领域的一项惊人进步。

3DBio Therapeutics介绍,新耳朵的印刷形状与这名女子的左耳形状完全吻合,该公司表示,今年3月移植的新耳朵将继续再生软骨组织,使其看起来和感觉上都像一只自然的耳朵。

“这绝对是件大事!”生物医学工程卡内基梅隆大学的材料科学与工程教授亚当•范伯格(Adam Feinberg)表示。

七年磨一剑

这位女士的重建手术结果由3DBio在新闻发布会上公布。出于对专利权的担忧,该公司尚未公开披露这一过程的技术细节,这使得外部专家更难对其进行评估。

该公司表示,联邦监管机构已经审查了试验设计,并制定了严格的生产标准,研究完成后,数据将发表在医学期刊上。

另外,包括11名患者在内的临床试验仍在进行中。

移植手术可能会失败或带来意想不到的并发症。但是,医生和公司官员说,由于这些细胞来自患者自身的组织,新耳朵不太可能被身体排斥。

3DBio公司经过七年的努力取得了成功,这是最近在寻求改进器官和组织移植方面取得的几项突破之一。

公司之前已经使用3D打印技术生产定制的假肢由塑料和轻金属制成,但是,这个案例中的耳朵是从该女士畸形耳朵中提取的一小团细胞制成的,它是第一个已知的由活体组织制成的3D打印器官的例子。

整个打印和移植的过程分为五步。

首先是外科医生从这位妇女的小耳畸形残留物中取出半克软骨,然后,他把这个东西,连同她健康耳朵的3D扫描图,从圣安东尼奥寄到了皇后区长岛市的3DBio大楼。

第二步,在3DBio大楼中,患者的软骨细胞被从组织样本中分离出来,在专有的营养液中生长,增殖成数十亿个细胞。

第三步,将活细胞与该公司的基于胶原蛋白的生物墨水混合,“就像把巧克力碎片混合到曲奇面团冰淇淋中一样”,3DBio的首席科学官Nathaniel Bachrach说。

第四步,胶原蛋白通过注射器插入专用的3D生物打印机,这种打印机从喷嘴中以稳定的细流喷出胶原蛋白,快速旋转,形成病人健康耳朵的镜像复制品,整个打印过程只持续了不到10分钟。

第五步,打印出来的耳朵形状随后被包裹在一个可生物降解的保护壳中,并在冷藏库中连夜运送给主刀医生,然后他将耳朵植入病人的皮下,就在她的下颌骨上方。

外部医生主刀,将来还能打印其他器官

患者来自墨西哥,先天性小耳畸形,这是一种罕见的先天缺陷,导致耳廓或耳朵外部小而畸形(它也可能影响耳朵的听力)。

将耳朵打印出来之后,还需要进行移植手术,手术由一名公司外部的医生进行。

“这太令人兴奋了,有时候我不得不稍微调整一下自己,”Arturo Bonilla医生说,他是圣安东尼奥的一名儿科耳再造外科医生,为这名妇女进行了植入手术。该试验由3DBio治疗公司资助,但博尼拉博士在该公司没有任何财务股份。

公司高管说,随着更多的研究,这项技术可以用于制造许多其他替代身体部位,包括椎间盘、鼻子、膝半月板和乳房肿瘤切除术后的重建组织。

他们说,在未来,3D打印甚至可以产生更复杂的重要器官,如肝脏、肾脏和胰腺。

西奈山医学院(Mount Sinai’s Icahn School of Medicine)脊柱生物工程实验室的负责人James Iatridis说,其他印刷组织植入物也在研发中,但他不知道还有其他产品正在进行临床试验。

“这种3D耳朵是一种概念验证,可以用来评估活人的生物相容性、形状匹配和形状保持能力,”Iatridis博士说。

尽管如此,耳朵的外部部分是一个相对简单的附属物,与其说是功能性的,不如说是外观性的。

卡内基梅隆大学的范伯格博士提醒说,通往实体器官(如肝脏、肾脏、心脏和肺)的道路仍然很漫长。

他说:“从一只耳朵到一个脊椎间盘是一个相当大的跳跃,但是如果你缺一只耳朵,这就更现实了。”

采用基于胶原蛋白的“生物墨水”

3D打印制造过程创建一个实体,从数字模型的三维对象。这项技术通常涉及一个计算机控制的打印机沉积在薄层材料,以创建对象的精确形状。

高管们说,3DBio治疗公司的这种新型耳朵植入物集成了几种专有技术,首先是一种将患者细胞的小样本复制数十亿的方法。

该公司的3D打印机使用了一种基于胶原蛋白的“生物墨水”,这种墨水在人体内是安全的,并能保持所有材料无菌。

所有的研究和生产都在同一个地方进行,在皇后区一个新的、不起眼的砖砌建筑里,配备了卫生的“实验室”,工作人员戴着面具,身穿全套工作服、手套和靴子。

到目前为止,这个临床试验一共包括11名志愿者,年龄从6岁到25岁, 他们将被跟踪五年,以评估长期的安全性和美学效果。

参考报道:

https://www.nytimes.com/2022/06/02/health/ear-transplant-3d-printer.html

https://www.nature.com/articles/s41587-022-01354-7

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202102661

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