3D打印卵巢具有生育能力

照片来源:西北大学

当你想到皮肤、耳朵、骨骼支架和心脏瓣膜的3D打印时，3D打印爱好者会说，这项技术有可能引发一场医学革命。如今，由凝胶制成的人造卵巢可以让老鼠怀孕并生出健康的后代。研究人员称，有一天，工程卵巢可以帮助因放疗或化疗而不孕的癌症幸存者恢复生育能力。

美国俄勒冈州比弗顿国家灵长类动物研究中心的生殖科学家玛丽·泽林斯基没有参与这项研究，她说“里程碑式的研究结果”是“生殖系统组织生物工程应用的重要进展”。

在这项研究中，科学家们使用了一个带有喷射凝胶喷嘴的3D打印机，所用的凝胶来自动物卵巢中的天然胶原蛋白。研究人员通过在载玻片上印刷各种重叠的凝胶纤维图案来建造卵巢，就像用林肯积木建造房屋一样，但规模较小——每个脚手架的尺寸只有15毫米乘15毫米。

然后，研究人员小心地将小鼠的早期卵泡(球形结构，包含一个生长中的卵子，被产生激素的细胞包围)插入这些“支架”八天后，编织得更紧密的支架携带了更多存活的卵泡，研究人员将其归因于早期卵泡更好的身体支持。

研究人员随后在活老鼠身上测试了一种更紧的编织支架。研究人员在支架上钻了大约2毫米的孔，并在每个孔中植入了40到50个早期卵泡，形成了一个“生物假体”卵巢。后来，他们通过手术切除了7只老鼠的卵巢，并在它们的位置缝合了人造卵巢。

研究小组发现每只老鼠的血管都穿透了支架。这种血管形成是至关重要的，因为它可以为卵泡提供氧气和营养，并允许卵泡产生的激素在血液中循环。

伊利诺伊州芝加哥西北大学的莫尼卡·m·拉龙达和她的同事在5月16日出版的《自然交流》杂志上报道说，他们让老鼠交配，其中三只生下了一窝健康的幼崽。这些产崽的雌性也能自然产奶，这表明植入支架的卵泡产生正常水平的激素。

研究人员希望通过使用病人以前提取的卵泡或捐献的样本，可以将类似的生物假体卵巢植入病人体内，以恢复其生育能力。但是还有很长的路要走。

法国里昂南部医院中心从事3D打印医学应用的外科医生尼古拉斯·西高斯(Nicolas Sigaux)指出，人类卵巢支架需要特别设计的宿主血管，因为它们的尺寸很大，而“打印”任何大的身体部位都是一个必须克服的挑战。

西格说，“血管是印刷大型功能组织的主要限制。”一旦这个问题得到解决，将要植入的器官将能够进行3D生物打印。

三维生物打印是一种根据增强制造原理，在数字三维模型的驱动下，定位和组装生物材料或细胞单元，制造医疗器械、组织工程支架和组织器官等产品的技术。器官移植可以挽救许多器官衰竭或损伤患者的生命，但这种技术也有缺点，如器官来源不足和不可避免的排斥反应。然而，随着未来“生物打印机”的出现，有了新的技术手段来解决这些问题。该机器首先读入由医学图像数据重建或设计的三维模型，将模型分散成多个切片，计算机控制打印喷嘴逐层打印由生物材料或细胞组成的“生物墨水”，并不断重复该过程，直至完成三维组织前体的打印。随后，细胞开始重组和融合，形成新的组织结构，如血管。(赵茜·Xi)

《中国科学日报》(2017-05-18，第二版国际版)