金剛狼是你？體內修復受損組織和器官，不再是科幻電影裡的想像

受傷後自我修復，是科幻作品裡一個常見的設定。《魔鬼終結者》的T-1000 機器人，身體由液態金屬構成，被摧毀後能自己恢復。科幻作品所呈現，無需外科手術、在人體內進行自我修復，離現實依舊遙遠。但藉助科學手段，能一定程度做到體內組織重生。

《Science》子刊《Science Advances》近日刊發了一篇論文《Noninvasive in vivo 3D bioprinting》（無創體內3D 生物列印）。論文實驗結果表明，研究者成功實現了在體內3D 列印器官。

事實上，3D 生物列印技術用於修復組織和器官，是臨床醫學的一個趨勢，但通常需要進行外科手術。

要嘛，在體外完成3D 列印後，手術植入體內。要嘛，先透過外科手術切開相應部位，然後在暴露的外傷中進行3D 列印。

這些3D 生物列印方式，難以滿足特定臨床應用。比如，對於皮膚下內傷，外科手術暴露的創傷，會損壞周圍組織，從而引起繼發性傷害。而對於整形外科，手術留下傷疤會影響美觀。無創3D 生物列印，正是這些問題的解法。

在上述論文中，研究者藉助數位顯微鏡、近紅外光線和「生物墨水」，在小老鼠上成功實現體內3D 列印類人耳朵。

首先，研究者會注射「生物墨水」進小老鼠背部。這種「墨水」實際上是一種水凝膠顆粒和軟骨細胞的組合。

接著，透過控制電腦把定制的耳朵形狀模型，發送到數位顯微鏡設備（Digital Micromirror Device）。

▲ 無創3D 生物列印流程然後，借助近紅外光線，把數位顯微鏡設備的耳朵形狀圖案，投射到「生物墨水」上。墨水中包含了奈米引發劑，能引發光聚反應。水凝膠顆粒會黏連在一起，並且一層一層地發展出耳朵形狀的結構。

一個月後，軟骨細胞會圍繞著水凝膠結構生長出來，最終會越來越像真人耳朵的軟骨形狀。在實驗中，小老鼠沒有發生重大炎症或其他副作用。

研究結果驗證了，在有機體內進行無創3D 生物列印是可行的。

▲ 圖片G 是用無創3D 生物列印構建的耳朵

這種技術可被用於治療小耳症。小耳症又稱先天性耳道閉鎖，表現為出生時耳朵比較小，且沒有外耳道。

每個地區的小耳症流行率不同，按每1 萬個新生兒計算，最低的地區平均有0.83 個患有小耳症，最高的地區（亞洲）有17.4 個。

通常，治療小耳症需要進行外科手術，把人工打造的外耳植入患者的耳朵部位。如上所述，外科手術可能會引起額外的損傷，需要用到無創體內3D 生物列印技術。

研究人員表示，除了小耳症，這項技術還可能用於修復鼻子、手指、腳趾或肘部等受損的軟骨。而對於髖關節和膝關節深部的軟骨缺損，更難實現修復，因為所用到的近紅外光，通常只能穿透約2 厘米。

這項研究的長遠目標，是希望用該技術來修復心臟或肺等其他受損器官。這比修復軟骨要困難得多，因為心臟和肺部包含更多細胞類型，所處位置更深，並且在不斷地縮放。 

• 參考資料：Human-like ears 3D-printed inside mice as surgery-free spare parts《Noninvasive in vivo 3D bioprinting》
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