据美国国家肾脏基金会(NKF)数据 ,全球人口中的10%受到慢性肾脏疾病的困扰,并因此每年造成数百万人死亡;另外,目前全球有超过200万人正在接受透析治疗(通俗说的洗肾)或肾脏移植维持生命。但透析机并不高效,而且降低患者生活质量,并伴有各种副作用。
虽然人类在医疗领域已取得巨大进步,但仍有许多疑难杂症,比如与肾脏相关的疾病。
不过据麻省理工科技评论报导,美国哈佛大学 Lewis 实验室近日利用3D打印技术首次完整创建人体肾脏组织基本功能单位——近端小管(Proximal tubule),并在体外测试中完全模仿了人体组织的功能。
近端小管是所有肾小管中最粗的一段,是肾脏的重要组成部分,它负责转运人体原尿中大部分的水和尿素,以及几乎全部葡萄糖、氨基酸到血液。因此近端小管的打印成功非常重要,是一个标志性的突破。
各国科研人员试图制造人工肾脏已有二十多年,但人体肾脏复杂的内外部结构使得种种努力都无功而返。Jennifer Lewis 实验室研究团队在多种尝试后,开发了被称为“生物打印”(Bioprinting)的新技术。除了可以让研究人员打印不同类型的人体组织及其内部的复杂结构,甚至可以打印出必须保持组织活性的血管系统。
其打印过程中会使用多个种类的凝胶状“墨水”,其中包括一种会在打印完成后液化的“逃逸墨水”(fugitive ink)。研究人员等待整个被打印结构冷却后,取出液化的“逃逸墨水”,使得打印的管道变成中空状,然后向管道中补充活性细胞,即可发育成不同的组织。
研究团队认为,他们的打印方式非常灵活,可扩展且适应性强,因此可被用作打印其他人体器官的基础方式。“因为临床医学上的急切需求,目前的研究仅限于肾脏内的组织,但未来将会扩展到其他类型的人体器官。”该实验室负责人Jennifer Lewis 补充说。
研究团队表示,他们的长期目标是打印出可植入人体的完整器官;而在短期内,他们预计很快就可打印出用于在体外协助肾功能受损者的部件;另外,这类人造部件也可用于药物研发过程中的毒性测试。
声音
我们目前的工作兼具技术和临床方面的意义。——美国哈佛大学材料科学家和生物工程教授 Jennifer Lewis