生物3D列印從假想變成現實

綜合編譯 趙婷婷

利用3D列印技術，可以製作動漫模型、珠寶首飾、建築材料……還有耳朵。

據美國《紐約時報》報道，近日，美國3D生物醫藥公司宣佈，他們利用從患者耳中提取的軟骨細胞樣本，透過3D列印技術製造出一隻耳朵，並在3月成功進行了移植手術。

“這是一件值得高興的大事。”美國卡內基梅隆大學生物醫學工程教授亞當·費恩伯格得知這一訊息後十分激動：“這表明生物3D列印技術已經從假想變成現實了。”

接受手術的是來自墨西哥的20歲女性亞歷克莎。她患有先天性的小耳畸形，聽力也受到影響。《紐約時報》稱，在美國，每年大約有1500名新生兒患有小耳症或無耳症，即整個外耳缺失。他們會因此被同齡人嘲笑，逐漸變得自卑和抑鬱。較為理想的治療時間是患者開始上學前，治療方式通常是：醫生從患者肋骨上提取軟骨，將其雕刻成耳朵的大致形狀，然後進行移植。整個手術過程複雜，費用較高。現在，3D列印技術帶來了新的希望。

據3D生物醫藥公司的高管介紹，這一新的耳部植入技術整合了多項專利技術，首先就是將患者細胞的一小部分樣本轉化為數十億個細胞的方法。該公司的3D印表機使用基於膠原蛋白的“生物墨水”，該“墨水”在人體內是安全的，並且可以保持所有材料的無菌性。

《紐約時報》詳細介紹了手術的過程。

首先，外科醫生從這名患者的小耳殘體中取出了半克軟骨，並掃描了她的那隻健康的耳朵，將軟骨和資料一併運至位於紐約的3D生物醫藥公司。

隨後，研究人員將患者的軟骨細胞從組織樣本中提取出來，放入營養液中培養，使之增殖成數十億個細胞。接著，研究人員將這些細胞與“生物墨水”混合在一起。“這個過程就像把巧克力碎片融進冰淇淋裡。”該公司首席科學官撒尼爾·巴赫拉赫這樣形容。

接下來，膠原蛋白透過注射器注入3D生物印表機，印表機以穩定的氣流噴出材料，按照患者健康耳朵的形狀，製造出一隻耳朵。整個列印過程耗時不到10分鐘。

打印出的耳朵被裝在具有保護作用的可生物降解外殼中，透過冷鏈運送給負責手術的小兒耳部整形外科醫生阿圖羅·博尼拉博士。博尼拉將耳朵植入患者下頜骨上方的面板下，當植入物周圍的面板開始收緊時，耳朵的形狀就出現了。移植的耳朵會生長出軟骨組織，慢慢與人類耳朵的自然外觀一致，並且會有感知反應。

“我難以抑制激動的心情。如果一切按計劃進行，這將是里程碑式的改變。”博尼拉告訴《紐約時報》，“在我看來，所有小耳症患者都在等待這樣一種技術，醫生不必開啟患者的胸腔，患者可以很快痊癒。”

“我很期待看到自己痊癒的樣子。或許以後我可以將頭髮編成小辮或者紮成丸子頭。”亞歷克莎說。以前，她一直用長髮遮住畸形的耳朵。“我會因此變得自信。”

共有11名患者參與了該公司的臨床試驗，移植失敗或者有其他併發症的可能性尚不能排除。研究人員告訴美國《國會山報》，由於這些細胞來自患者自身的組織，身體產生排異反應的可能性大大降低。3D生物醫藥公司沒有說明整個手術的費用。

“3D列印技術的精準度和可靠性更高，每次都能以相同的方式建模。”美國維克森林再生醫學研究所所長安東尼·阿塔拉在接受《國會山報》採訪時表示，“如果能以自動化的方式進行生產，還可以降低成本。”

隨著研究的深入，3D生物醫藥公司希望這項技術可用於製造更多的人體替代部件，比如脊柱椎間盤、鼻子和膝關節半月板。未來，3D列印甚至可以製造出更復雜的重要器官，如肝臟、腎臟和胰腺。

不過，人類距離用3D列印肝臟等器官，還有很長的路要走。卡內基梅隆大學的費恩伯格認為，耳朵，尤其是外耳廓，只是人體一個相對簡單的附屬物，它的裝飾性大於功能性。

“從耳朵到椎間盤的道路還很漫長，但如果你能打印出耳朵，那麼目標就不是那麼遙不可及了。”費恩伯格說。