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← 如何立體列印人體組織呢?-- 塔尼卡·瓊斯

完整課程:https://ed.ted.com/lessons/how-to-3d-print-human-tissue-taneka-jones

目前有數十萬人在器官移植的名單上,等待如腎、心及肝臟的重要器官來挽救他們的生命。很不幸地,捐贈者的器官數目遠遠地供不應求。如果無需用等待的方式,我們能從零開始製造全新客製化器官呢?塔尼卡·瓊斯探索了生物列印──它是再生醫學一個新的分支。

課程編寫:塔尼卡·瓊斯
影片導演:Hype CG.

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Showing Revision 8 created 10/22/2019 by Marssi Draw.

  1. 目前有數十萬人
    在器官移植的名單上,
  2. 等待如腎、心及肝臟的重要器官
  3. 來挽救他們的生命。
  4. 很不幸地,
  5. 捐贈器官的數量遠遠供不應求。
  6. 如果不要用等待方式,

  7. 我們能從零開始,
    製造全新客製化器官呢?
  8. 那正是生物列印的理念,
  9. 它是再生醫學的一分支,
    目前正在發展中。
  10. 我們尚無法列印複雜的器官,
  11. 但簡單的組織,
  12. 例如血管或負責營養
    及廢物交換的管道等,
  13. 已有辦法列印出。
  14. 生物列印和 3D 立體列印是相關的,

  15. 是一種將材料層層疊加的技術,
  16. 一次一層,建構出一個立體的物件。
  17. 不採用金屬、塑膠或陶土等原料,
  18. 器官及組織的 3D 立體列印機
    是用「生物墨水」:
  19. 這是一種含有活體細胞的
    可列印物質。
  20. 許多生物墨水的主要組成是
    富含水的物質──即「水凝膠」。

  21. 墨水混合著數百萬的活體細胞
  22. 和多種化學物質
    以刺激細胞交流及成長。
  23. 有些生物墨水只含一種類型的細胞,
  24. 而有些則結合多種細胞
    以製造較複雜的構造。
  25. 例如你想列印一個「半月板」,

  26. 那是膝蓋的一塊軟骨,
  27. 它可減少小腿脛骨
    與大腿股骨間的摩擦。
  28. 半月板是由「軟骨細胞」所組成,
  29. 所以你的生物墨水
    需要有很多軟骨細胞。
  30. 這些細胞可能來自實驗室
    複製捐贈者的細胞,
  31. 或是取自病人的自體組織,
  32. 製成專屬的半月板,
  33. 這樣較不會有身體排斥的狀況。
  34. 目前有數種列印技術,
  35. 最常用的是「擠出式生物列印法」。
  36. 此法是將生物墨水裝入列印管中,
  37. 然後擠壓通過一個
    附在噴頭上的圓形噴嘴,
  38. 從一個直徑幾近
    400 微米的噴嘴擠出,
  39. 且能形成連續的細線,
  40. 其厚度與人的指甲相仿。
  41. 以電腦圖像或檔案
    來導引細線的位置,

  42. 墨汁被擠到一個平面上
    或液體容器中,
  43. 如此可協助構造成形,直到穩定。
  44. 列印機的速度很快,一次一縷細線,
    約半小時就可製出半月板。
  45. 列印後,有些生物墨水會立刻變硬,

  46. 而有些需借助紫外線
    或特別的化學、物理方法
  47. 來穩定結構。
  48. 如果列印成功,
  49. 人造組織上的細胞
  50. 會開始如同真正組織細胞般地運作:
  51. 互通訊息、交換營養以及繁殖。
  52. 我們已能列印比較簡單的構造,
    例如這個半月板。

  53. 生物列印的膀胱
    已成功地被植入人體,
  54. 而列印組織已能加速
    老鼠顏面神經的再生。
  55. 研究人員已能製造出
    肺組織、皮膚、軟骨
  56. 以及微型、具部分功能的
    腎、肝及心臟。
  57. 然而,複製一個重要器官的
    複雜生化環境
  58. 是項艱難的挑戰。
  59. 擠出式生物列印法
  60. 可能破壞墨水中許多細胞,
  61. 如果噴嘴過小
    或擠壓的壓力太高的話。
  62. 最難以克服的挑戰之一是
  63. 如何讓氧氣及養分供應到
    實際大小器官的每個細胞。
  64. 這就是為何目前最大的成就
  65. 只在扁平或中空的構造上──
  66. 也是為什麼研究人員忙於研發
  67. 在列印組織中加入血管的方法。
  68. 使用生物列印來拯救生命
    具有極大潛能,

  69. 並可讓我們更了解器官如何運作。
  70. 科技開拓了極多的無限可能,
  71. 例如內置電子設備的列印組織。
  72. 有朝一日,我們能否製造
    超越目前人體性能的器官,
  73. 或製造具特色的物件,
    例如不可燃的皮膚嗎?
  74. 藉由列印及置換器官,
    人類的生命能延長多久呢?
  75. 到底是誰──是什麼東西──
  76. 能使用到這項科技
    與它驚人的產品呢?