目前较广为人知的生物印刷技术为印制肝脏细胞以及眼睛细胞的部分,但其实美国所用的BAT(BioAssembly Tool)生物3D打印机除了做器官细胞打印之外,也制作皮肤组织,并且正尝试制作心脏器官。
BAT是在1998年由威廉斯所研发,目前已经发展到第三代。15年前美国国防部为了重建受生物恐物攻击士兵的免疫系统,邀请威廉斯设计此BAT打印机并成功打印淋巴结细胞,后来与印度联合公会合作,进阶扩展实验室规模及BAT系统,利用3D打印技术透过一层一层印制细胞,逐步突破心血管研究。
生物细胞印制时需经过复杂的数字系统计算,一层一层依轨道打印,若是任何一个步骤出错或是用错材料就必须重新来过。如果要将打印的细胞转成另一种形式,如集成成一个器官,则必须要确认细胞间的基因关系,由于人体细胞来自基因,因此彼此会透过辨识码核对,若不是相同基因则会产生排挤作用。
目前研发团队已经可以集成肥胖细胞以及胶原蛋白变成一层薄组织,可做为心脏的一部分。制作心脏除了需要制做正确的心肌细胞之外,最艰难的就是要制作心血管系统,必须要先创建血管床、然后将细胞放在中空的血管信道,最后再将细胞挤压形成血管壁。但每一个血管直径不到头发4分之1,非常细,所以团队采用最佳方式就是让生物工作,让细胞自己有能力组成组织。
未来外科手术中,只要将细胞、脂肪及所需材质放入机器中,就可以打印成需要的薄片组织或是器官,之后用于手术植入,一切都是自动化。但该计划主持人侯应表示,这项技术要3到5年后才会成熟,自体细胞的材质虽然可以免去排斥效用,但自动化制做过程无法完全避免错误,就算正确率高达八成,但若移植到病患身上,还是会产生细胞或是器官运作问题。
目前可预测的是3D打印技术进展神速,许多单位也都投入3D打印细胞的研发,但美国药物暨食品管理局还不确定要怎么监管3D打印细胞,因为它可以用来制作多种的毒物与进行多种活动。目前威廉斯正积极跟美国药物暨食品管理局界定细胞治疗的范围,希望针对不同的组织再生治疗方式有不同的规范标准。希望未来人们在享受医疗进步的同时,也能免去毒物的威胁。
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