日本科研机构研发3D打印血管与神经技术

据报道，目前，在再生医疗领域，日本多家科研机构在研究使用3D打印技术生产血管等复杂组织。日本佐贺大学将iPS细胞（人体诱导多功能干细胞）培育出的细胞群打印成管状结构，制成血管。京都大学利用3D打印技术制成包裹着神经的筒状组织，并将其移植到实验鼠身上，实现了神经的再生。日本政府预计到2020年前后，iPS细胞将可用于治疗心脏病等疾病，正在加紧掌握与人体组织形状相近的人造立体组织移植技术。

日本科研机构研发3D打印血管与神经技术

iPS细胞不仅被用于治疗眼部的疑难病症，未来还可能被用于治疗心力衰竭和脊髓损伤。在培育用于移植治疗的长血管和立体内脏时，管状和袋状的组织结构常需要使用很多细胞。研究团队认为，既然3D打印技术的原理是层层叠加树脂材料打印成立体作品，如果用细胞代替树脂，也可以打印出立体的组织。

佐贺大学教授森田茂树的研究团队将人类iPS细胞培养出可发育成血管的细胞群，并在多排细针组成阵列的微型基座上层层串起细胞，最后打印出长2厘米，直径5毫米的管状结构。

将管状结构细胞从细针上取下，内部使用培养液贯穿。数天后分化成不同种类的细胞会在内壁形成细胞层，最终形成血管。今后将在猪身上进行血管移植实验。

该研究使用了发源于九州大学的新创企业Cyfuse与涩谷工业合作研发的“Bio3D打印机”。

目前有一种治疗心肌梗塞的方法是摘取患者的其他血管来替代被淤塞血管。但这种方法对人体会造成很大的负担，使用人工血管容易造成再次淤塞，因此人们对iPS细胞制成的血管期待很高。

京都大学副教授池口良辅的研究团队使用可分化成皮肤等组织的细胞，制成长8毫米，直径3毫米的管状结构。将其移植到被切除部分神经的实验鼠的创口处，8周后管内产生了神经连接，老鼠恢复行走能力。可见，筒状构造可培育长成神经的细胞，促进神经再生。计划3年后将该技术投入临床研究阶段。

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神经再生，3D打印下一个“用武之地”

据报道，美国科学家研制出一种新的3D打印结构，它可以用来“引导”受损神经末梢的再生和重新连接。这意味着3D打印机或将成为神经外科医生手中的“神器”。

目前最常见的神经修复手术需要从身体其他部位取出神经组织来“拆东墙补西墙”。这不但需要额外的手术，而且可能给原本正常的身体部位带来问题。另一种方法是使用一个管状的人工支架，将其安装在两个受损神经末梢的中间。这种支架在促进神经生长的生物化学“信号”的帮助下，可以作为引导神经再生的通道。由于神经和神经损伤部分的形状一般较为复杂，这为3D打印技术找到了用武之地。

在实验中，美国明尼苏达大学机械工程学教授迈克尔·麦卡宾与其同事，切除了实验鼠包括神经分叉点在内长度为10毫米的坐骨神经。他们使用3D扫描仪来记录神经缺损部分的几何信息，然后将这些信息传输到3D打印机中并设计打印出结构复杂的人工支架。

值得注意的是，在正常的坐骨神经中，Y型神经结构的分支或以感觉神经纤维为主，或以运动神经纤维为主。3D打印机的另一项“神通”是可在人工支架中精确地置入比例适量的生物化学“信号”来分别促进不同分支的再生。这一支架成功地让实验鼠受损的坐骨神经得以再生。

研究人员认为，这一新技术应被看做一个新的起点，它为利用3D打印技术来制造复杂植入结构的新的再生方案“打开了大门”。他们计划尝试使用其他生物化学材料以更好地促进受损神经的修复，其中包括一种可生物降解材料，这种材料打印出的人工支架一旦帮助神经完成修复即在体内降解。麦卡宾估计，他们所展示的新技术在5到10年内可在人体内进行实验。