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3D新聞

西點(diǎn)軍校:論戰(zhàn)場上生物3D打印技術(shù)的發(fā)展

3D打印商情 來源:3D打印網(wǎng)2020-02-29 我要評論(0 )   

2月28日訊,去年夏天,美國陸軍中尉Jason Barnhill帶著堅(jiān)固的3D打印機(jī)和其他可用于生物制造以用于現(xiàn)場醫(yī)療的基本用品(例如人間

2月28日訊,去年夏天,美國陸軍中尉Jason Barnhill帶著堅(jiān)固的3D打印機(jī)和其他可用于生物制造以用于現(xiàn)場醫(yī)療的基本用品(例如人間充質(zhì)干/基質(zhì)細(xì)胞(hMSCs))前往非洲一個未公開的沙漠地區(qū)。目的是使用生物3D打印機(jī)如何加快愈合傷口,甚至為戰(zhàn)斗中受傷的部隊(duì)更換受損的組織。

美國軍事學(xué)院西點(diǎn)化學(xué)與生命科學(xué)系生命科學(xué)計(jì)劃主任巴恩希爾(Barnhill)領(lǐng)導(dǎo)一個項(xiàng)目團(tuán)隊(duì),由一群學(xué)員進(jìn)行實(shí)驗(yàn),以推動該領(lǐng)域的生物3D打印技術(shù)的研究,最終目標(biāo)是開發(fā)用于為現(xiàn)場或醫(yī)療點(diǎn)附近的士兵創(chuàng)造傷口愈合生物制劑,繃帶等。據(jù)美國陸軍新聞報(bào)道,位于紐約西點(diǎn)的美國軍事學(xué)院的26名一流學(xué)員正在對七個不同項(xiàng)目進(jìn)行生物打印研究:兩個團(tuán)隊(duì)正在研究燒傷和現(xiàn)場護(hù)理的生物繃帶;另外兩個小組正在研究如何對血管進(jìn)行生物工程改造,以使需要血液來源的其他生物打印物品(例如器官)能夠存活下來;一個小組正在研究可行的半月板使用,而另一個小組正在研究肝臟組織打印。

“這很大程度上與我們要使用的生物墨水有關(guān),如果您愿意的話,我們到底要使用哪種材料作為我們的打印機(jī)墨水?!?2020級學(xué)員艾倫·龔(Allen Gong)解釋說,他是生命科學(xué)專業(yè)半月板項(xiàng)目的研究人員, “一旦我們擁有所需的3D模型,那么就可以將墨水正確地堆疊在一起?!?/span>

艾倫·龔和他的隊(duì)友們正在研究如何使用生物墨水創(chuàng)建一個可以植入士兵受傷膝蓋的半月板,而其他學(xué)員正在尋求打印可以用來測試藥物的肝臟,也許有一天可以消除短缺移植器官。這不是我們第一次聽到美國陸軍將生物印記用于再生醫(yī)學(xué),畢竟它們經(jīng)常遭受外傷,導(dǎo)致四肢喪失,面部受傷和嚴(yán)重?zé)齻2渴鸬氖勘刻於家鎸?zhàn)斗的危險(xiǎn)。但是,能夠立即使用專門為解決災(zāi)難性醫(yī)療傷害而創(chuàng)建的生物打印機(jī),可能是許多人夢寐以求的解決方案。

2014年,由美國國防部成立的武裝部隊(duì)再生醫(yī)學(xué)研究所(AFIRM)的科學(xué)家廣泛使用3D生物打印機(jī)進(jìn)行皮膚修復(fù)研究;但陸軍也正在積極開發(fā)人造3D打印心臟,血管和其他器官,以開發(fā)可定制的3D打印藥物。巴恩希爾(Barnhill)在2019年由健康科學(xué)統(tǒng)一服務(wù)大學(xué)(USU)與美國西點(diǎn)軍校合作進(jìn)行的試點(diǎn)項(xiàng)目表明,具有生物制造能力的3D打印機(jī)可能會改變部署的戰(zhàn)士獲得護(hù)理的方式。在他的指導(dǎo)下,這臺3D打印機(jī)成功地制造了許多產(chǎn)品,包括可立即使用的手術(shù)刀和止血鉗(一種用于在手術(shù)過程中控制出血并能夠抓持物體的手術(shù)工具),同時將它們鎖定在適當(dāng)?shù)奈恢靡怨潭ńM織或其他醫(yī)療用具。這些工具由可以現(xiàn)場消毒的材料制成,可減少實(shí)際使用中的感染機(jī)會。

常見的戰(zhàn)斗傷害包括二度和三度燒傷,骨折,彈片傷口,腦部損傷,脊髓損傷,神經(jīng)損傷,癱瘓,視力和聽力喪失,創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙(PTSD)和肢體喪失。這些傷害中的許多傷害都可以通過可定制的現(xiàn)場生物印刷機(jī)解決,但就目前而言,每個團(tuán)隊(duì)的學(xué)員都處于研究的開始階段,然后才開始實(shí)際的印刷過程。從事半月板計(jì)劃的另一名學(xué)員和生命科學(xué)專業(yè)的撒切爾·謝潑德(Thatcher Shepard)在美國陸軍的一篇文章中表示:“在到達(dá)這一點(diǎn)之前[實(shí)際上植入他們打印的內(nèi)容之前,肯定有一些飛躍。我們必須確保身體不會拒絕新的生物打印的彎月面和位置。這可能會有困難。目前,我們正試圖制造一個可行的彎月面,然后,我們將進(jìn)行進(jìn)一步的研究,以便能夠研究將其實(shí)際植入體內(nèi)的方法?!?/span>

他們聲稱,半月板團(tuán)隊(duì)從膝蓋的磁共振圖像(MRI)開始,并致力于建立半月板的3D模型,他們最終將能夠打印該3D模型。該小組的大量研究工作將弄清楚如何以及何時將這些細(xì)胞植入正在打印的復(fù)雜細(xì)胞結(jié)構(gòu)中。

雖然產(chǎn)生器官和血管將是未來定制藥物的巨大好處之一,但生物繃帶團(tuán)隊(duì)的工作可能會在戰(zhàn)斗中直接用于野外。美國陸軍建議,其目標(biāo)是能夠從受傷的士兵中獲取細(xì)胞,特別是一名遭受燒傷的士兵,并在其上打印出帶有內(nèi)置生物材料的繃帶以迅速啟動愈合過程。醫(yī)務(wù)人員可能會在其前向作戰(zhàn)基地中部署3D打印機(jī),也可能將其與悍馬一列發(fā)送,以使繃帶可以在現(xiàn)場打印。“我們正在研究身體實(shí)際上是如何從燒傷中治愈的,”從事一項(xiàng)生物繃帶項(xiàng)目的生命科學(xué)專業(yè)學(xué)生Channah Mills說。 “那么,我們可以采取哪些措施來加快這一進(jìn)程?引入繃帶可以啟動康復(fù)過程。您恢復(fù)得越快,疤痕就越少,恢復(fù)的可能性就越大?!薄罢驹谏锛夹g(shù)的最前沿,看到生物工程的潛力,這真是令人驚訝。但是看到3D打印生物材料比塑料要復(fù)雜得多?!?/span>

中國3D打印網(wǎng)點(diǎn)評:這些項(xiàng)目是建立在對無菌繃帶進(jìn)行印刷的現(xiàn)有研究基礎(chǔ)上,然后添加生物工程元素??噹蠈⒂∮杏线^程所需的特殊皮膚和干細(xì)胞。半數(shù)以上從事生物打印項(xiàng)目的學(xué)員計(jì)劃從西點(diǎn)軍校畢業(yè)后繼續(xù)前往醫(yī)學(xué)院學(xué)習(xí)。這項(xiàng)研究將在4月30日的學(xué)院年度項(xiàng)目日期間進(jìn)行,對于未來的陸軍醫(yī)生來說,這是一個很好的起點(diǎn),因?yàn)樗麄冮_始了解和研究一些可能會成為未來盟友的更復(fù)雜的技術(shù),幫助他們治愈野外的士兵。

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