【中國智能制造網 技術前沿】軟骨是一種堅固而有彈性的組織，分布在成年人的鼻尖、外耳、肋骨的、關節的連接面等部位。人體中的軟骨組織起到了為器官提供支撐、潤滑關節、緩沖運動時產生的震動等重要作用。如果由于外傷、疾病、手術等原因而導致人體的軟骨缺損，則需要及時接受治療。
　　
　　怎樣將缺損的軟骨“補”回來是醫學上一直在研究和探索的問題。從其他物種中進行異種軟骨移植、同種異體軟骨移植或自體軟骨移植等技術都是醫療界在探索的軟骨再生方式。軟骨再生的每一項技術都在人們的探索與追尋中，它們都具有自己的優點和缺點。例如，同種異體軟骨移植軟骨來源廣泛，生物學性能良好，但是會存在免疫排異和疾病傳播等問題；自體軟骨移植主要是通過自體其他部位的軟骨移植，或通過自體細胞來培植軟骨，可以降低免疫排異的風險。
　　
　　以人體細胞和生物墨水為打印材料的生物3D打印技術，在近年來被應用在培養人體器官和組織領域。雖然，要實現3D打印可移植的復雜器官這個目標，科學家們還要經歷相當長的探索過程，但是3D打印出可移植的軟骨組織已經距離我們不遠了。
　　
　　納米纖維素材料是關鍵
　　
　　英國斯望西大學醫學院和可再生材料公司AmericanProcessInc.合作研發用于面部重建的軟骨組織。這個科研項目包括在支架上3D打印人體細胞，從而培養出可用于先進整形外科手術的軟骨組織。制造三維支架的材料是多種配方的納米纖維素。該項目得到了英國醫學研究理事會研究基金的支持。　　
　　研究團隊將通過該項目3D打印出完全與患者解剖形狀相匹配的定制化面部軟骨組織。該組織更加持久，并具有生物相容性，可以替代面部整形手術中使用的塑料或鈦金屬植入物。在植入人體后它們能夠長期存活，并且不會被人體吸收掉。　　研究人員表示，在該項目中起到關鍵作用的是納米纖維素材料，不僅因為它具有生物相容性和良好的力學性能、結構特性，還在于該材料可以為細胞提供支撐和生長環境。雖然生物3D打印機的基本原理與普通3D打印機類似，都是將材料計算機的質量進行逐層的沉積，但是人體細胞畢竟有別于塑料、金屬粉末等材料，它們不僅需要通過3D打印進入到指定的位置，在打印之后還需要在指定的位置上繼續生長。為實現這一目標，就需要在打印中使用特殊的材料或技術。在英國斯望西大學醫學院的研究項目中，承擔這個任務的材料正是納米纖維素。
　　
　　研究團隊以納米纖維素作為生物墨水進行了大量的研究。研究表明納米纖維素具有以下特性，例如：很高的保水值、其微粒在水中可以形成獨特組合，以及可以形成一種比較稀的凝膠。由納米纖維素形成的凝膠易于流動和3D打印，在打印完成后它們會變得堅硬、平滑，讓三維結構變得致密，有助于將細胞保持在所處的位置上。研究人員表示，這些特性讓納米纖維素材料非常適合應用在通過噴嘴擠出式生物3D打印機進行器官和組織培養的領域。
　　
　　小編認為值得一提的是，除了英國斯望西大學在軟骨3D打印方面所進行的研究，世界多個國家的科學家都在軟骨3D打印方面取得了進展。如：北京協和醫院的研究人員進行的3D打印技術輔助精細化構建組織工程鼻翼軟骨的研究；阿姆斯特丹VU醫學中心已對3D打印面部軟骨組織技術進行了測試，并在不久的將來對外提供耳、鼻軟骨定制服務；美國北卡羅萊納州維克森林大學再生醫學研究所的科學家們開發出可以制造器官、組織和骨骼的3D打印機，并使用3D打印機進行了3D打印耳軟骨的實驗。