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3D打印卵巢具有生育能力,不孕不育症患者有望啦!

  想一想3D打印的皮肤、耳朵、骨支架和心脏瓣膜,3D打印的爱好者会说,这种技术有产生医学革命的潜质。如今,由凝胶制成的人工卵巢能够使老鼠受孕并产下健康的后代。研究人员表示,这种工程化的卵巢总有一天能够帮助因放疗或化疗导致不育的癌症幸存者恢复生育能力。

  并未参与该项研究的美国比佛顿市俄勒冈国家灵长类动物研究中心生殖科学家Mary Zelinski表示,这项“具有里程碑意义的研究成果”是“关于生殖系统组织的生物工程应用的一个重要进展”。

  在这项研究中,科学家使用了一个具有发射凝胶喷嘴的3D打印机,而其所使用的凝胶来源于动物卵巢中天然存在的胶原蛋白。研究人员通过在载玻片上打印各种重叠的凝胶纤维图案来构建卵巢,这就像用林肯积木造房子一样,只不过是在一个更小的规模上——每一个脚手架据测量只有15毫米×15毫米大小。

  研究人员随后小心地将小鼠的早期卵泡(被生成激素的细胞包围的含有一个生长卵子的球形结构)插入这些“支架”。8天后,更紧密编织的支架承载了更多部分的幸存卵泡,研究人员把这一作用归因于早期卵泡具有更好的物理支持。

  然后,研究人员在活体老鼠身上测试了更紧密的编织支架。研究人员穿过支架打了一些2毫米的洞,并且向每一个洞中植入了40到50个早期卵泡,从而创造了一个“生物假体”卵巢。随后,他们利用外科手术摘除了7只小鼠的卵巢,并在其位置上缝合了人工卵巢。

  研究小组发现,每个老鼠的血管都渗透到支架上。这种血管化是至关重要的,因为它能够向卵泡提供氧气和营养物质,并允许卵泡产生的激素在血液中循环。

  美国伊利诺伊州芝加哥市西北大学Monica M. Laronda和同事在5月16日出版的《自然—通讯》杂志中报道称,他们让这些老鼠交配,其中3只雌鼠分别产下了一窝健康的幼崽。这些产崽的雌鼠同时还能够自然泌乳,这表明嵌入支架的卵泡产生了正常水平的激素。

  利用患者之前提取的卵泡或捐赠的样本,研究人员希望类似的生物假体卵巢能够被植入人类患者体内从而恢复其生育能力。但这还有一段很长的路要走。

  法国里昂南部医院中心从事3D打印医疗应用的外科医生Nicolas Sigaux指出,人类卵巢支架将需要专门设计的宿主血管,因为它们的尺寸较大,而任何大的身体部分“印刷”都是一项必须克服的挑战。

  Sigaux表示,“血管是印刷大块功能组织的主要局限”,一旦这个问题解决了,准备植入的器官将能够进行3D生物印刷。

  3D生物打印是一种能够在数字三维模型驱动下,按照增材制造原理定位装配生物材料或细胞单元,制造医疗器械、组织工程支架和组织器官等制品的技术。器官移植可以拯救很多人体器官功能衰竭或损坏的患者生命,但这项技术也存在器官来源不足、排异反应难以避免等弊端。不过,随着未来“生物打印机”的问世,这些问题的解决有了新的技术手段。这种机器首先读入由医学影像数据重建或设计的三维模型,将模型离散成多个片层,计算机控制打印喷头逐层打印由生物材料或细胞组成的“生物墨水”,不断重复这一过程,直至打印完成三维组织前体。随后,细胞开始重新组织、溶合,形成新的血管等组织结构。


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