再生醫(yī)學(xué)的案例
未來人類寶寶或可通過3D打印的子宮出生
她是位生殖科學(xué)家，也是美國西北大學(xué)范伯格醫(yī)學(xué)院的女性健康研究所主任。“使用生物工程替代器官移植，創(chuàng)造器官結(jié)構(gòu)功能，并恢復(fù)組織的健康，這是再生醫(yī)學(xué)生物工程的圣杯。”
“再生醫(yī)學(xué)”這門新學(xué)科，從名字到研究目標(biāo)，都充滿了濃濃的科幻感。研究者用3D打印技術(shù)制造過氣管、脊髓、子宮內(nèi)膜，現(xiàn)在正在試圖打印心臟或肝臟。
“在再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，中國的一些項(xiàng)目目前處于世界前列。”中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所再生醫(yī)學(xué)研究中心（以下簡稱再生醫(yī)學(xué)研究中心）主任戴建武對中國青年報·中青在線記者說。
戴建武的團(tuán)隊(duì)從事再生醫(yī)學(xué)研究10余年。從2013年起，他們與南京鼓樓醫(yī)院合作，用干細(xì)胞復(fù)合功能支架材料，修復(fù)瘢痕化的子宮內(nèi)膜。最新的數(shù)據(jù)是，已經(jīng)有13名女性，生下了14名健康的寶寶，另有6個胎兒正在孕育中。
也許有一天，人類寶寶會通過3D打印的子宮出生
在美國西北大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室里，7只雌鼠被摘除了卵巢。伍德拉夫團(tuán)隊(duì)給這些卵巢消毒，隨后保存了卵巢組織，并分離出支持不成熟卵子的激素生成細(xì)胞。
3D打印機(jī)開始工作，一種水凝膠作為基本材料，用于打印出小鼠卵巢的基本結(jié)構(gòu)。隨后，伍德拉夫和她團(tuán)隊(duì)中的研究者，將之前分離出來的雌鼠卵泡，填充進(jìn)剛打印出來的卵巢里。卵泡已通過基因編輯注入綠色熒光蛋白，新生的小鼠將擁有炫目的熒光，和其他小鼠區(qū)分開來。
這些由生物材料制成的卵巢，被外科手術(shù)移植回小鼠體內(nèi)。最終，受試母鼠生出了幼崽，甚至順利分泌出了乳汁。
這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)由西北大學(xué)麥考密克工程與實(shí)用科學(xué)學(xué)院和西北大學(xué)范伯格醫(yī)學(xué)院聯(lián)合開展，團(tuán)隊(duì)的成員全是女性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)表在2017年5月16日的《自然－通訊》上。
在一個全女性團(tuán)隊(duì)中參與研究女性健康問題，讓助理教授瑞米爾·沙阿很受激勵。
展開 不談長生不死，我們要如何看待思維移植
神助攻在哪里
上月，廣州科學(xué)家們就發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞命運(yùn)的密碼，可以讓細(xì)胞“返老還童”，讓細(xì)胞從成年體細(xì)胞狀態(tài)回到可以定向分化的多能干細(xì)胞狀態(tài)，為再生醫(yī)學(xué)提供“種子”細(xì)胞來源。
再生醫(yī)學(xué)的優(yōu)勢在于通過改善再生微環(huán)境，患者借助自身的再生修復(fù)能力引導(dǎo)再生，再生后的組織是人體自身的一部分。就在今年，34歲的卵巢早衰患者方女士在南京鼓樓醫(yī)院產(chǎn)下健康的男寶寶。這是全球首例干細(xì)胞復(fù)合膠原支架治療卵巢早衰臨床研究誕生的嬰兒。
再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展讓思維移植有了醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)。將來，隨著再生醫(yī)學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，只要構(gòu)建合適的微環(huán)境，人體組織都有可能進(jìn)行再生——這也意味著思維移植的人們可以獲得一個健康的大腦。
而人工智能在這個領(lǐng)域上也功不可沒。人體組織如何再生？科學(xué)家們總是在不同生物的身體上找切入口。比如渦蟲。渦蟲是一種微小的蟲子，擁有超乎想象的再生能力，當(dāng)它被攔腰切斷以后，能重新長出完整的身體。這種能力使得它們成為再生醫(yī)學(xué)的熱門研究對象。
但龐大的數(shù)據(jù)讓科學(xué)家們很是心累。受到進(jìn)化論的啟發(fā)，美國塔夫斯大學(xué)的科學(xué)家開發(fā)了一個AI系統(tǒng)，有助于充分挖掘浩如煙渺的發(fā)育生物學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并且建立起了一個完備的模型來解釋這種現(xiàn)象。
而在最近，科學(xué)家們又開始利用人工智能觀察水螅的行為。水螅是一種與水母和珊瑚有關(guān)的微小動物。在過去，研究人員研究了該動物的神經(jīng)系統(tǒng)，找出了它大腦的哪些部分促使了它的行為，現(xiàn)在，研究人員們利用AI來追蹤所有的這些行為。
該小組使用了AI算法，自動注釋水螅的行為，包括所有的擺動、樞軸、伸展和彎曲。他們了解到，無論環(huán)境條件如何，例如光照、溫度或附近食物的數(shù)量，這些物種實(shí)際上只參與了六種基本的行為。
最后，研究人員發(fā)現(xiàn)，即使周圍的環(huán)境變化再復(fù)雜，水螅仍能像往常一樣繼續(xù)工作。
展開 3D打印器官能否跨越技術(shù)與法規(guī)障礙，解決移植器官短缺問題？
3D科學(xué)谷Review
組織、器官再生并不是個新概念，幾十年來，生物工程師生物工程師和臨床醫(yī)生一直在開展這個領(lǐng)域的研究。但是在以往的再生醫(yī)學(xué)研究中，人們從未像今天這樣有機(jī)會同時利用生物學(xué)、3D打印技術(shù)和數(shù)字化分析來進(jìn)行再生醫(yī)學(xué)的研究。
根據(jù)3D科學(xué)谷的市場觀察，除了交叉學(xué)科技術(shù)的發(fā)展，醫(yī)療監(jiān)管環(huán)境也逐漸利好，因?yàn)楸O(jiān)管機(jī)構(gòu)已開始探索個性化醫(yī)療，就拿國內(nèi)來說《定制式醫(yī)療器械監(jiān)督管理規(guī)定（試行）征求意見稿》現(xiàn)已發(fā)布，其中對于定制式醫(yī)療器械的設(shè)計開發(fā)、生產(chǎn)、質(zhì)量控制等方面有著詳細(xì)的規(guī)定。
在生物3D打印技術(shù)的應(yīng)用層面上，雖然提供臨床所需的功能齊全的人造器官還有很長的路要走，但GE醫(yī)療生命科學(xué)領(lǐng)域的專家認(rèn)為在短期內(nèi)少量3D打印人造組織將成為可能，并且還列舉了兩個典型的3D打印人工組織的應(yīng)用場景：
- 在顱頜面手術(shù)中，很多患者需要移植健康的血管骨。目前，這種骨骼來自患者的其他部位，例如腓骨，髖部等，這種移植手術(shù)時間長，價格昂貴，并且恢復(fù)時間長。而通過生物3D打印技術(shù)制造的血管骨則有望替代目前的自體移植。
- 膝關(guān)節(jié)軟骨可以保護(hù)膝關(guān)節(jié)半月板，軟骨過度使用及磨損可能導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)炎，嚴(yán)重的患者需要接受膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)，植入金屬人造膝關(guān)節(jié)植入物。但是膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)非常昂貴，并且使用壽命有限，如果盡早移植帶有活性的3D打印半月板，將減少膝關(guān)節(jié)出現(xiàn)永久性損壞的可能性，并減少治療費(fèi)用。
這類相對簡單的3D打印人體組織的研究將為人們創(chuàng)建復(fù)雜器官奠定基礎(chǔ)。
展開 3D生物打印模擬血管組織
在此角逐中，國際再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)軍人物、中組部首批“千人計劃”國家特聘專家康裕建教授憑借在再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃，獲得該項(xiàng)人才計劃500萬元資金支持。
藍(lán)光英諾首席執(zhí)行官/首席科學(xué)家康裕建
康裕建，中組部首批“千人計劃”國家特聘專家、藍(lán)光英諾首席執(zhí)行官/首席科學(xué)家，自2014年創(chuàng)立藍(lán)光英諾這一全球技術(shù)領(lǐng)先的干細(xì)胞和3D生物打印為核心技術(shù)的生物高科技公司以來，始終堅(jiān)持“以人為本”為核心價值觀，提倡在疾病早期就對疾病加以干預(yù)，遏止疾病進(jìn)程，致力于“改善人類生命質(zhì)量，開啟全球健康產(chǎn)業(yè)”。
2015年，世界首款具有全球保護(hù)發(fā)明專利的3D生物血管打印機(jī)問世。同年，藍(lán)光英諾還構(gòu)建了首個具有全球獨(dú)立自主知識產(chǎn)權(quán)的干細(xì)胞3D生物打印技術(shù)體系，創(chuàng)造了“維持干細(xì)胞干性，保持干細(xì)胞原生態(tài)”的“DEVELOR“技術(shù)——在體外對干細(xì)胞不做任何基因修飾的情況下將干細(xì)胞放入到機(jī)體內(nèi)，利用機(jī)體自身的組織損傷修復(fù)信號對干細(xì)胞進(jìn)行定向誘導(dǎo)、實(shí)現(xiàn)機(jī)體再生。2016年，藍(lán)光英諾將此項(xiàng)技術(shù)在心血管疾病治療領(lǐng)域進(jìn)行了驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了3D生物打印血管的臨床前應(yīng)用。
康裕建講解“DEVELOR“技術(shù)
以干細(xì)胞治療為基礎(chǔ)、結(jié)合3D打印的再生醫(yī)學(xué)工程轉(zhuǎn)化技術(shù)這一世界級新興領(lǐng)域需要不斷引入青年人才和創(chuàng)新思想。基于此，藍(lán)光英諾作為牽頭單位，與成都高新區(qū)管委會、四川大學(xué)華西醫(yī)院合作，建立了四川省生物增材制造產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院(簡稱“產(chǎn)研院”)，在四川省打造的生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈資源下，產(chǎn)研院將致力于實(shí)現(xiàn)3D生物打印人才、技術(shù)、資本的聚集效應(yīng)，構(gòu)建成都高新區(qū)3D生物打印技術(shù)領(lǐng)先、人才領(lǐng)先的新局面。
展開 
研究人員研究使用復(fù)合材料固定骨折
“從長遠(yuǎn)來看，我們的重點(diǎn)是再生醫(yī)學(xué)。我們要創(chuàng)建的生物可吸收植入物與健康組織，以取代受損的組織。我們目前對降解復(fù)合材料的工作是朝這個方向邁出的第一步，“項(xiàng)目的院長安德烈亞斯·卡勞博士說，在新聞發(fā)布會上。
“我們在聚乳酸基聚合物的領(lǐng)先地位是材料和再生醫(yī)學(xué)解決方案的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)，”卡勞說。聚合物分解成二氧化碳和水。降解時間取決于分子組成，鏈長，和結(jié)晶度。
贏創(chuàng)RESOMER聚合物目前在生物可吸收的螺釘，銷和小板使用時，主要用于韌帶撕裂，以及在手指或面固定小骨。
“目前，這些材料我們現(xiàn)有不夠強(qiáng)大到可以用于大，承重骨，”卡勞說。
研究人員正在探索該加強(qiáng)用無機(jī)物質(zhì)的可生物降解的聚合物，如磷酸鈣的衍生物的復(fù)合材料。這些添加劑可以增強(qiáng)材料，提高其生物相容性。
“作為聚合物逐漸分解，鈣及磷酸鹽可以吸收到新形成的骨組織中，”卡勞所述。
他補(bǔ)充說，研究人員的目標(biāo)是使生物可降解聚合物適用于3-D打印。
項(xiàng)目House是贏創(chuàng)Creavis戰(zhàn)略創(chuàng)新單元的一部分，在這種情況下，研究人員用聚合物專家從公司的保健和性能材料業(yè)務(wù)工作。項(xiàng)目房屋一般集中在一個定義的字段為三年，多個業(yè)務(wù)部門的合作。自2000年以來，德國的埃森，贏創(chuàng)已建立了共11個項(xiàng)目房屋。
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展開 Biomacromolecules：富含巰基的多功能高分子交聯(lián)劑用于生物打印
該方法為基于硫醇
-烯化學(xué)的生物打印的發(fā)展提供了多種可能性，有望進(jìn)一步應(yīng)用于再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中特定組織或器官樣結(jié)構(gòu)的打印。
該研究以
Thiol-Rich Multifunctional Macromolecular Crosslinker for Gelatin-Norbornene-Based Bioprinting
為題發(fā)表在Biomacromolecules上。本文的通訊作者是中山大學(xué)的白瑩教授。
原文鏈接:
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.biomac.1c00421
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展開 西安交大陳鑫教授團(tuán)隊(duì)構(gòu)建納米調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)腫瘤協(xié)同治療
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展開 生物3D打印新技術(shù)：懸浮層增材制造，為治愈深度皮膚損傷帶來福音
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生物打印領(lǐng)域是一個快速增長的領(lǐng)域，從再生醫(yī)學(xué)和藥物發(fā)現(xiàn)到食品都有應(yīng)用。就在最近，生物技術(shù)公司Prellis Biologics宣布建立了一個基于3D生物打印的新型抗體發(fā)現(xiàn)平臺。該公司的平臺實(shí)際上是一個在培養(yǎng)皿中運(yùn)作的免疫系統(tǒng)，能夠再現(xiàn)人類細(xì)胞間的相互作用和免疫反應(yīng)，使其成為進(jìn)行疾病治療研發(fā)的理想選擇。
在其他地方，再生醫(yī)學(xué)公司CTIBIOTECH最近開發(fā)了一個新的3D生物打印平臺，為結(jié)直腸癌患者提供個性化的藥物。該平臺是與普羅夫迪夫醫(yī)科大學(xué)和保加利亞的UMHAT-歐洲醫(yī)院合作開發(fā)的，能夠生產(chǎn)出具有成本效益和可重復(fù)的人類結(jié)腸癌疾病模型，也可用于化療篩選。
展開 生物醫(yī)用材料市場、趨勢及其在3D打印中的應(yīng)用
生物醫(yī)用材料的發(fā)展綜合體現(xiàn)了材料學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等多個領(lǐng)域科學(xué)與工程技術(shù)的水平。同時，生物再生材料產(chǎn)業(yè)作為材料科學(xué)、生物技術(shù)、臨床醫(yī)學(xué)的前沿和重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域，以及整個生物醫(yī)學(xué)工程的基礎(chǔ)，已發(fā)展為整個經(jīng)濟(jì)體系中最具活力的產(chǎn)業(yè)之一。
生物醫(yī)用材料也被應(yīng)用于3D打印植入物制造、組織工程支架制造等領(lǐng)域，如用于骨科植入物制造的鈦合金粉末，用于骨再生支架增材制造的生物陶瓷，以及用于人工組織制造的水凝膠等材料都屬于生物醫(yī)用材料。
定義與分類
生物醫(yī)用材料是一類用于診斷、治療、修復(fù)、替換人體組織、器官或增進(jìn)其功能的新型高科技材料。根據(jù)中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會的定義與分類，生物醫(yī)用材料可根據(jù)材料的性質(zhì)、來源、用途等不同維度進(jìn)行分類。
資料來源：火石創(chuàng)造；正海生物招股說明書
近年來，可降解高分子材料、納米材料、組織工程材料等新材料逐漸應(yīng)用在醫(yī)用領(lǐng)域，為眾多疾病的治療提供了新的方向。
邁普再生醫(yī)學(xué)生產(chǎn)的3D打印硬腦（脊）膜-睿膜?
生物醫(yī)用材料及植入器械的研究和產(chǎn)業(yè)化也是醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)的熱點(diǎn)，其發(fā)展和應(yīng)用促生出了再生醫(yī)學(xué)這一新學(xué)科，其產(chǎn)品主要由干細(xì)胞、以生物材料為支架的組織工程化組織和器官、以及可供移植的生物組織和器官構(gòu)成，包括口腔修復(fù)膜、骨修復(fù)材料、硬腦（脊）膜補(bǔ)片、人工角膜等。
市場規(guī)模與趨勢
作為一種低原材料消耗、低能耗、高技術(shù)附加值的新興產(chǎn)業(yè)，近二十年來全球生物醫(yī)用材料市場持續(xù)增長。根據(jù)麥姆斯咨詢，2016年全球生物醫(yī)用材料市場規(guī)模約為709億美元，預(yù)計2021年將達(dá)到1491.7億美元，2016~2021年復(fù)合年增長率為16%，遠(yuǎn)高于全球醫(yī)療器械市場規(guī)模8%的增長率。
展開 融資680萬美元，Healshape用患者活體細(xì)胞3D生物打印乳房植入物
⑤2021年，3D打印機(jī)制造商3DSystems最近宣布與再生醫(yī)學(xué)公司CollPlant達(dá)成共同開發(fā)協(xié)議，開發(fā)用于乳房重建治療的3D生物打印軟組織結(jié)構(gòu)。軟組織結(jié)構(gòu)將被用來為乳房下部提供支持，并增加植入物的整體覆蓋范圍。與Healshape一樣，最終目的是提高癌癥幸存者的乳房重建手術(shù)的成功率。
△軟組織植入物的生物打印
蘇州納米所在生物3D打印用于脊髓損傷修復(fù)研究方面獲重要進(jìn)展
END
生物3D打印論文的主要研究方向遍及材料、工程、生物、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，同時論文交叉學(xué)科的程度很高。2019年全球50余個國家和地區(qū)都有生物3D打印的論文發(fā)表，其中美國以191篇論文數(shù)量領(lǐng)跑全球，中國以141篇數(shù)量緊隨其后。
蘇州納米所張智軍教授課題組主要承擔(dān)干細(xì)胞相關(guān)國家重點(diǎn)研發(fā)計劃和中科院戰(zhàn)略先導(dǎo)專項(xiàng)等科研課題，從事生物支架材料(包括生物 3D打印材料)的研制及其在干細(xì)胞再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用研究。
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1.生物醫(yī)療領(lǐng)域使用陶瓷3D打印面臨的挑戰(zhàn)
2.清華-伯克利深圳學(xué)院類器官3D打印研究取得重要成果（附國產(chǎn)生物3D打印機(jī)）
3.3D生物打印的革命：會跳動的心臟，會呼吸的肺和會生長的骨
4.3D打印醫(yī)療器械所面臨的挑戰(zhàn)—滅菌與失效
展開 
這個第一家在動物身上移植3D打印眼角膜的公司有新動作
日前，總部位于北卡羅來納州的再生醫(yī)學(xué)公司Precise Bio宣布在Winston-Salem工廠推出專門的眼科業(yè)務(wù)部門。
Precise Bio是第一家在動物身上一直3D打印眼角膜的公司，除了可實(shí)現(xiàn)組織和器官大規(guī)模生物制造的可擴(kuò)展平臺，該公司還利用其生物技術(shù)能力與熟的醫(yī)療保健公司建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，旨在推進(jìn)眼睛的3D生物打印研究并將其推向市場。
Precise Bio開發(fā)了一種創(chuàng)新的4D生物制造技術(shù)，該技術(shù)包括細(xì)胞擴(kuò)增、生物材料、工藝和打印技術(shù)。與其他生物制造方法相比，該平臺的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠以高度可重復(fù)的方式生成復(fù)雜的組織，并將前一個組織制造的經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用到下一個組織制造中。該平臺可以解決現(xiàn)有3D生物打印技術(shù)的關(guān)鍵局限性，并為更復(fù)雜的組織和器官的工程設(shè)計鋪平了道路。
該公司聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Aryeh Batt表示眼科業(yè)務(wù)部門的成立將支持他們未來的融資戰(zhàn)略。
來源：《3D打印世界》
展開 《ACS Nano》西安交大雷波課題組在新型生物活性材料用于創(chuàng)面皮膚再生方面取得新進(jìn)展
該研究受到國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目與青年項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、博士后基金、陜西省顱頜面精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)、西安交通大學(xué)分析測試中心等的支持。
來源：高分子科學(xué)前沿
微流控生物打印細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)仿真初探 ￥800
<p>具有特定生物和機(jī)械性能的3D功能性組織結(jié)構(gòu)在再生醫(yī)學(xué)和組織工程領(lǐng)域相當(dāng)重要。但是，高度組織化、功能性的3D組織的發(fā)展仍面臨一個未解決的挑戰(zhàn)。在 體外重現(xiàn)包括多種細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)的3D多級結(jié)構(gòu)是一個相當(dāng)不容易的任務(wù)。在這樣的背景下，生物打印作為一種有潛力制備仿生3D組織結(jié)構(gòu)的新技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)。生物打印可以根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)多細(xì)胞結(jié)構(gòu)的精確定位。數(shù)字化可調(diào)微流控3D生物打印是當(dāng)今研究的一個熱點(diǎn)。
3D打印人體器官，3D Systems以4億美元收購Volumetric Biotechnologies
收購之后，Miller將成為3D Systems公司的再生醫(yī)學(xué)首席科學(xué)家。Systems將與3D Systems和United Therapeutics合作，推進(jìn)他們的肺部生物3D打印工作，并將他們的技術(shù)應(yīng)用擴(kuò)展到兩個新器官的創(chuàng)建，以及開發(fā)創(chuàng)傷和疾病的治療方法。
Miller總結(jié)說："開發(fā)制造完全生物相容的人體器官，拯救全世界數(shù)百萬人的生命，這一直是我的夢想。我很榮幸能與3D Systems團(tuán)隊(duì)合作，期待著一起創(chuàng)造一個令人興奮的未來。”
