新科研分子工程實驗室首次研發可打印鼻子、外耳、心髒主動脈瓣和軟骨等細胞組織的3D打印機器,只需五分鍾就能打印出小型組織。這項發明從構想、設計到制造,總共耗時10個月。
葉偉強 報道
新加坡科技研究局首次研發可打印鼻子、外耳、心髒主動脈瓣和軟骨等細胞組織的3D打印機器,打印速度也遠比其他類似機器快,五分鍾就能打印出小型組織。
這台由新科研分子工程實驗室(Molecular Engineering Lab)內部構想、設計和制造的打印機耗時10個月研發,也是新科研首台專門印制生物組織的3D打印機。
與國大醫學院骨外科探討
如何用打印組織修複軟骨
實驗室正與新加坡國立大學楊潞齡醫學院的骨科外科部門合作,討論如何用3D打印的凝膠組織,助傷者修複軟骨。
然而,要人體使用這些3D打印組織,還需要很多年的研究,因爲在展開臨床試驗之前還須進行動物實驗,而這是實驗室即將與國大楊潞齡醫學院展開的研究。
3D生物打印機的幕後功臣是實驗室研究員馬偉傑(35歲)博士。他獲美國約翰霍普金斯大學頒發的生物醫學工程博士學位。
馬偉傑說,打印機雛形在去年11月出産後,經改進在今年5月完工,已可印制喉頭(larynx)和軟骨(cartilage)等凝膠狀細胞組織,就算喉頭等有中空部分的組織也打印得出。
科研人員可把這個凝膠狀組織用爲基礎,在培植活體細胞後,測試組織的功能;確定這可替代自然組織的功能,日後才可能移植入人體。
馬偉傑說,凝膠狀組織除了在形狀上應該與人體內的自然組織相似,也必須能替代其功能。
他舉例,下來展開的軟骨研究,打印出的軟骨若要用在膝蓋等部位,就須有足夠的支撐力度,可承受人體重量,以及人體在行走或跑步時所産生的額外沖擊力等。
3D生物打印機利用光交聯(photo cross linking)的原理操作,也就是所采用的液體原料在接觸到光線時,硬化形成物體。打印機可根據光照出來的原型,打印一模一樣的實體組織。
新科研采用的液體原料是受美國食品與藥物管理局(Food and Drug Administration,簡稱FDA)認證的安全材料,這相信對下來展開的動物和臨床試驗有益,因爲使用FDA認證材料意味著其安全性已有一定保證,實驗申請有望更快獲批。
打印機每分鍾可打印的實體厚度爲一至五毫米;若要打印整個器官,馬偉傑說,這在理論上可行,但人體每一個器官都很複雜,內部細胞組織可能多達10種,就算所有細節都打印得出,仍有待確保其功能可替代真器官,因此可能還需研究二三十年。
若要打印整個器官,這在理論上可行,但人體每一個器官都很複雜,內部細胞組織可能多達10種,就算所有細節都打印得出,仍有待確保其功能可替代真器官,因此可能還需研究二三十年。
——新科研分子工程實驗室研究員馬偉傑