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生化3D列印進化 內臟量產又邁出一步

多種細胞組成的人類內臟,已有3D列印製程,有助醫療科技發展與製造業切入醫療界。圖為生化3D列印機列印縮小版心臟展示。法新社

根據日本經濟新聞(Nikkei)報導,僅次於台灣的世界第2洗腎大國日本,每年約多出1,500個等待腎臟移植的病患,目前有超過1萬人在等待可用的健康腎臟、或是死期,而3D列印(3D Printing)技術中最新的領域,生化3D列印,可望挽救很多本來等不到移植臟器病患的生命,帶來醫學新突破。

目前日本最積極研發生化3D列印技術的廠商,是光學大廠理光(Ricoh),該廠位於日本羽田機場旁的研發據點,已經能在1~2小時內列印出長寬各1公分的神經細胞組織,也可以指定製成其他形狀,以利移植於病患體內,代替受損的部位。

不過現在生化3D列印技術最先進的廠商,並非日本廠,以色列特拉維夫大學、以及美國芝加哥生技企業Biolife4D,都在2019年內成功列印縮小版人類心臟,其中包括神經、肌肉、與血管組織等多種細胞,理光預定在2020年東京奧運展示類似技術,公開列印出的多種細胞組成人體內臟。

臟器移植是獲得1912年諾貝爾醫學獎的技術,從1960年代起逐漸流行,但需等待健康臟器與免疫系統排斥問題,一直困擾大量病患,2006年日本學者發現誘導性多功能幹細胞(iPSC),理論上可從病患體內取出,培植成任何臟器,再移植回病患體內,一口氣解決等待臟器與排斥問題,就成為醫學界努力實現的目標。

單純的肌肉組織容易用培養皿培植,但內臟因為都是有大量血管的多細胞立體器官,單純的培養皿很難培養成需要的形狀,因此過去是把人類幹細胞植入豬的卵子後,再植入母豬子宮培育,這種作法在道德上爭議很大,雖然能確定培養的器官可以運作,但是否會讓病患受到母豬影響,仍是未知數。

而生化3D列印、或稱晶片上的內臟(Organ on a Chip),由於與機械設備是類似的製程,道德上的爭議就小得多,問題反而在這個內臟移入人體後能否正常運作,還是說只是個形狀相同而不能作用的肉塊,這點尚待更多的動物實驗與臨床實驗,據日經產業(Nikkei Business)報導,相關實驗仍待持續進行。

能印出形狀結構與真正心臟一樣的心臟,而且是用機械設備而非其他動物的子宮,讓器官量產更方便,無疑是3D列印與再生醫療技術的重大突破,同時讓製造業有切入醫療產業的新途徑。

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