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2021-05-153D生物列印技術,客製化鼻軟骨組織 473 期

Author 作者 編譯|陳亭瑋。
加拿大亞伯達大學(University of Alberta)研究團隊研發新技術,以3D生物列印製造鼻軟骨組織,供手術使用。未來因皮膚癌造成鼻軟骨缺損,將可藉此技術更安全地復原術後外觀。

研究團隊在此使用「FRESH」(Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels)生物列印技術,以產生客製化、均勻的鼻部軟骨組織。特別設計的水凝膠──一種接近果凍的材料──與採自患者身上的細胞混合,再列印為需要的立體形狀,此材料在實驗室中經過幾週的培養,即可長成真正具有功能的軟骨組織。

 
「在個體身上,長出軟骨需要一輩子的時間,而這個方法只需要幾週。所以你會預期還有一些問題需要克服,尤其是在植入身體之後。但功能上它已經足以完成軟骨的工作。」本文的通訊作者,亞伯達大學醫學與牙醫學院(Faculty of Medicine & Dentistry)教授阿德西達(Adetola Adesida)在新聞稿中表示。

此計畫完成的3D生物列印軟骨組織,希望未來能協助臨床皮膚癌患者。每年北美大約有300萬人確診非黑色素瘤皮膚癌(non-melanoma skin cancer),其中約有百分之四十會在鼻部出現病變,需要以手術移除,導致臉部有所缺損。傳統上,會使用病患其他部位的軟骨取代鼻軟骨。


常見的做法會由肋骨取得軟骨,再調整為整形手術所需的形狀與大小,但此一步驟十分複雜。而經過一段時間適應新環境,來自肋骨的軟骨有可能會逐漸彎曲,這對於臉部來說會是個問題。另一個問題是,取得軟骨的手術可能會破壞到肋骨,肋骨做為保護肺的結構,在解剖學上非常重要。而萬一手術出狀況會導致病患肺部塌縮,有很高的死亡風險。

由自己的軟骨組織製造的取代材料可以解決這個問題,但是是市售材料通常有固定的形狀與大小,而且許多材料最後長出的軟骨組織分布並不均勻。阿德西達團隊以3D生物列印技術FRESH解決這個問題,除了可以需求自行設計大小與形狀,也可以使軟骨基質均勻分布,經過生物工程處理的鼻軟骨組織也展現了天然人鼻的屬性。

此研究同時具備精準醫療與再生醫學的特性,在實驗室中特別為患者培養的列印軟骨可以避免肺部塌縮、感染以及患者肋骨部位嚴重的疤痕。


「這對病患有利,他們上手術台大約三十分鐘就可以取得鼻子上的樣本,由此就可以為他們專門建造不同形狀的軟骨。」阿德西達說,「我們甚至可以存下這些細胞,以供未來的手術使用。」

團隊後續的研究將在模式動物身上測試,以了解實驗室培養的軟骨是否在移植後仍維持其特性,並希望能在兩三年內,將相關研究擴及到臨床試驗。


新聞來源
1. 3D 'bioprinting' used to create nose cartilage,Science News, 2021/5/4.
2. Xiaoyi Lan et al., Bioprinting of human nasoseptal chondrocytes‐laden collagen hydrogel for cartilage tissue engineering,The FASEB Journal, 2021.