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    3D打印出的腎臟重要結構已經接近真實功能

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      據麻省理工學院《技術評論》網站19日報道,哈佛大學材料科學家和生物工程教授詹妮弗·路易斯的實驗室利用3D打印技術制造出人體腎臟中近端小管,這是組成腎臟基本功能單位的最重要結構,其功能幾乎與健康腎臟中的近端小管完全一致。新人工組織可用來從體外幫助腎臟功能受損的患者,以及在藥物研發中測試新藥毒性,向獲得可移植人工腎臟邁出了重要一步。


      研究人員一直在試圖制造人工腎臟,但20多年過去,仍無法攻克人體腎臟復雜的三維結構和內部蜂窩狀構造帶來的巨大挑戰。近端小管是腎小管中最長最粗的一段,是原尿中幾乎全部葡萄糖、氨基酸和蛋白質以及大部分水、離子和尿素等物質的“重吸收”場所。



      全新人工近端小管組織是路易斯實驗室利用他們早期開發出的創新性生物打印技術制造出來的。生物打印技術利用多種不同的凝膠狀“墨水”,打印完畢后取出墨水,留下中空管道,再向空管內加入細胞,就可發育出想要的組織。該技術可用來打印人體不同組織內的復雜結構,包括維持組織活性的血管系統。


      全世界罹患慢性腎病的人口高達10%,其中數百萬患者需要靠透析維持生命,但透析機畢竟不能代替腎臟,往往讓病人非常痛苦。他們希望能通過腎臟移植解除痛苦,但因腎源短缺,每年只有1.6萬人能有幸接受腎移植。路易斯表示,有了人造近端小管,理論上就可以合成出整個腎臟,或許再過幾年,3D打印腎臟就可供患者移植了。



      目前,3D打印近端小管具有廣泛的醫學用途,比如,可構造測試藥物效果的體外模型;可用來開發幫助腎透析患者的體外裝置;另外,大約20%的藥物因對腎臟具有毒性而在人體臨床試驗中失敗,用人工腎臟組織體外檢驗藥物毒性可避免人體臨床試驗的巨大耗費等。


      一面是許許多多等待器官移植的患者身處煎熬之中,一面是捐獻器官的數量異常稀缺。所以人們寄希望于生物3D打印技術解決燃眉之急,盡管它也有打印精度不足、細胞粗糙等問題,但不斷涌現的成果正在步步推動這一技術前進。最樂觀的估計,一顆可供移植的3D打印腎臟,或許用不了十年時間就能走上實際應用之路。



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