斯旺西大學(xué)科學(xué)家開發(fā)生物3D打印植物基人造鼻軟骨，將徹底改變整形外科

2023年4月4日，南極熊獲悉，外媒《每日郵報》報道了斯旺西大學(xué)的科學(xué)家們正在為那些需要移植人工鼻子的患者開發(fā)一種生物3D打印的植物基鼻子。生物3D打印技術(shù)為患者提供了一個可持續(xù)的、可個性化的選擇，利用植物基材料和人類細(xì)胞來3D打印人造鼻軟骨。

這一項目于2021年7月首次啟動，當(dāng)時醫(yī)學(xué)研究慈善機構(gòu)無疤痕基金會在斯旺西大學(xué)啟動了一個為期三年、價值250多萬英鎊的再生研究項目。該項目專注于開發(fā)3D生物打印面部軟骨，其主要目的是減輕疤痕帶來的身體和心理負(fù)擔(dān)。

在2021年的公告中，無疤痕基金會的首席大使西蒙-韋斯特恩（Simon Westin CBE）說："這項研究正在進行中，我們要做的事情非常了不起，而且這種新的3D打印工藝會帶給我們很大的變化。"

項目負(fù)責(zé)人、斯旺西大學(xué)醫(yī)學(xué)院整形外科主席Iain Whitaker教授和實習(xí)外科醫(yī)生Thomas Jovic最近向英國整形、重建和美容外科醫(yī)生協(xié)會（BAPRAS）介紹了他們的新發(fā)現(xiàn)。除了BAPRAS和無疤痕基金會，該項目還得到了英國皇家外科醫(yī)生學(xué)院的大力支持。

隨著該項目的繼續(xù)發(fā)展，現(xiàn)在將采取步驟確定該材料是否會引起免疫反應(yīng)，以便在不久的將來開始進行動物試驗�；萏乜私淌谧C明了這項研究的意義，他聲稱 "這項工作的臨床轉(zhuǎn)化將徹底改變整形外科"。

△西蒙-韋斯頓CBE，無疤痕基金會的首席大使。圖片來自無疤痕基金會

3D打印過程

根據(jù)惠特克（Whitaker）的說法，目前重建面部軟骨的過程需要一個漫長而復(fù)雜的手術(shù)，這一過程可能充滿挑戰(zhàn)。的確，傳統(tǒng)的重建軟骨方法通常是從病人的肋骨上取軟骨，以生成新的鼻組織，通常要切除多達三根下層肋骨。然而，這種軟骨相較于鼻軟骨靈活性更差，也更脆，而切除肋骨往往導(dǎo)致病人的長期健康并發(fā)癥。例如，手術(shù)會帶來肺部塌陷、感染、甚至死亡的風(fēng)險。因此，這種生物3D打印新工藝提供了一個更安全的替代方案。

納米纖維素水凝膠（有效的軟木漿料）和透明質(zhì)酸是護膚霜和面部填充物的關(guān)鍵成分，被用作生物墨水來3D打印人工軟骨支架。材料打印完成后，加入生物催化劑，使其固化，并使其更堅固和更持久。然后將3D打印的支架浸泡在患者自己的軟骨細(xì)胞溶液中，在手術(shù)植入前定植其結(jié)構(gòu)。根據(jù)Jovic的說法，這一過程也可用于生產(chǎn)受損耳朵的人工替代物，所制備的材料要比天然鼻軟骨靈活約10倍。

在增材制造技術(shù)的幫助下，假鼻子的植入物也可以被制作成與病人的臉部完全匹配�；萏乜寺暦Q："這種材料可以生產(chǎn)出完美的復(fù)制品，它是由植物基材料支撐，且結(jié)構(gòu)堅固。這一過實現(xiàn)了個性化定制，并通過一個比傳統(tǒng)手術(shù)復(fù)雜得多的過程創(chuàng)造了一個永久性的解決方案，減少了手術(shù)時間，并消除了手動雕刻鼻子結(jié)構(gòu)的需要。"

△斯旺西大學(xué)的3D生物打印機在工作中。圖片來自無疤痕基金會

將增材制造技術(shù)用于重建手術(shù)的應(yīng)用并不新鮮。據(jù)悉，來自阿爾伯塔大學(xué)（U of A）的研究人員就在開展與本文案例類似的研究，他們嘗試為術(shù)后面部毀容的癌癥患者開發(fā)了一種3D生物打印定制鼻翼軟骨的方法。2021年5月宣布，U of A的研究人員利用CELLINK三維生物打印機，將患者的細(xì)胞和膠原蛋白水凝膠的混合物沉積到鼻部形狀，然后再將其培養(yǎng)成功能性軟骨。

據(jù)報道，在2021年12月，Claudius Regaud研究所和圖盧茲大學(xué)醫(yī)院的醫(yī)生也曾利用3D打印技術(shù)做了一個鼻子移植手術(shù)。這個手術(shù)與斯旺西大學(xué)所開展的項目略有不同，他們是將一個3D打印的鼻子移植到病人的前臂上。然后，鼻子在這里生長了兩個月，然后被移除并植入患者的臉上。該手術(shù)背后的外科團隊稱這是獨一無二的，以前從未在如此脆弱和血管不暢的區(qū)域進行過這樣的嘗試。