世界首例：异体干细胞定制3D打印气管成功移植，开启医疗创新新时代
3月26日，3D打印技术参考注意到，韩国天主教大学的一个研究小组成功将世界上第一个生物3D打印的人工气管植入患者体内，该人工气管使用他人的成体干细胞定制。研究小组为一名50多岁的女性进行了移植，她在接受甲状腺癌手术后失去了部分气管。手术于去年八月进行，在进行了六个月的后续观察后，确认气管植入成功。
相关负责人表示：“这次移植是世界上第一个人造人体器官临床试验的成功案例，该器官通过应用生物3D打印精密工程技术从异体干细胞开发而来。据该大学称，研究人员使用了鼻甲手术等常见手术中废弃的人体组织，这些废弃的组织被重新用作功能性成体干细胞的新来源。他们还使用了从鼻中隔手术期间获得的废弃软骨组织中收获的软骨细胞，这些细胞被用来再生透明软骨。”这些生物材料的再利用对于再生医学也是新的探索。
3D打印定制的硅胶气管支架（仅做示例，与本文案例无关）
在手术之前，研究人员遵循严格的流程和质量控制协议来开发生物3D打印人造气管。气管的大小和尺寸根据患者具体情况定制，团队收集了患者的CT和MRI数据，以便设计出完美贴合的产品。气管的长度小于5厘米，花了不到两周的时间打印出来，并通过半天的手术移植到患者体内。
这项研究的成功是再生医学发展的一个重要里程碑，也标志着生物打印具有彻底改变医疗干预的真正潜力。它不仅为复杂气管疾病的创新治疗和再生医学的发展铺平了道路，也为人工器官移植的商业化技术的发展奠定了基础，并将在未来针对各种疑难杂症的组织器官再生工程与先进生物制药的开发发挥重要作用。
T&R Biofab生物打印机
人体组织3D打印
为此次移植提供3D打印技术的T&R Biofab公司科学战略主管Paulo Marinho 博士表示，“虽然现在说生物3D打印可以解决目前移植器官短缺的问题还为时过早，但它肯定增加了部分解决某些器官或某些特定适应症问题的希望，或者至少填补了传统移植器官之间的空白。”
这项开创性工作来自多个著名机构和关键个人的共同努力，耳鼻喉科、甲状腺和内分泌外科部门做出了重大贡献。据仁川圣玛丽医院称，这些医疗专业人员及其团队在开发生物3D打印气管的研究和临床方面发挥了重要作用。
生物3D打印是指用含有活细胞的混合物作为基础材料，打印出活体组织器官。3D打印在生物领域的应用大多处于探索阶段。根据贺永等浙大学者的梳理总结，生物3D打印大致可划分为4个层次：
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第一层次为制造无生物相容性要求的结构，比如目前广泛应用于手术路径规划的3D打印等；
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第二层次为制造有生物相容性要求、不可降解的制品，比如钛合金关节、缺损修复的硅胶假体等；
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第三层次为制造有生物相容性要求，可降解的制品，比如活性陶瓷骨、可降解的血管支架等；
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第四层次就是狭义生物3D打印，即操纵活细胞构建仿生三维组织，比如打印药物筛选及机理研究用的细胞模型、肝单元、皮肤、血管等。
目前在生物领域，类器官被称为模拟体内微环境最好的技术之一。类器官是在特定培养条件下，使用原代组织、胚胎干细胞或诱导的多能干细胞在体外生成的一种微器官。
人们已经制造出肝脏、胰脏、胃、心脏、肾脏甚至乳腺等在内的各种类器官。类器官被应用于癌症研究、药物筛选和精准医学领域。但它仅仅在一小块定向培养的微小组织内模拟体内微环境，距离更大尺度的模拟依旧存在距离。
3D打印的人类心脏具备泵血功能
如果能直接用3D打印技术，打印出心脏或者肝脏，同样可以用来测试药物，辅助药物研发。2016年，生物3D打印企业Organovo与罗氏制药公司合作开展了一项药物测试，测试结果表明，3D打印的肝脏组织可以被用于区分多种药物的毒性水平。
相比于形态微小的类器官，这些仿生器官从更大尺度上，复刻了生物组织，提供了更丰富的体内环境模拟反馈。
3D打印的可呼吸肺泡组织
《Bioactive Materials》发布的研究显示，2022年，有实验室将六轴机器人改造成为生物3D打印机，打印出了心肌组织。这个心肌组织还分布着毛细血管，并在体外维持了六个月的搏动。
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