隨著當(dāng)下熱衷運動的都市白領(lǐng)越來越多，與韌帶損傷相關(guān)的骨骼損傷發(fā)生率日益增多。由于韌帶損傷并不致命，短期乃至中遠(yuǎn)期的影響也往往局限于一部分運動功能受限。不少市民乃至運動達(dá)人對于韌帶的保護(hù)意識很是淡漠。維護(hù)關(guān)節(jié)穩(wěn)定、加強(qiáng)關(guān)節(jié)保護(hù)的韌帶一旦斷裂，扭傷、摔倒，無法發(fā)力等情況將不斷出現(xiàn)。
膝關(guān)節(jié)是人體的承重關(guān)節(jié)，而且由于活動范圍大，其結(jié)構(gòu)使它們在沖擊下更加脆弱。因此，膝關(guān)節(jié)在體育運動中常易損傷。如果把韌帶想象成一小捆交叉在一起的、細(xì)小的、充滿彈性的橡皮筋，平時走路、跑步之類都靠它來控制。一旦太突然、或者太強(qiáng)烈的運動導(dǎo)致關(guān)節(jié)處的骨頭被牽拉得太過分離，韌帶的纖維就會被撕裂。
一般的韌帶損傷會引起腫脹、疼痛和肌肉痙攣，普通的拉傷只是肌纖維的斷裂，恢復(fù)起來比較快。而韌帶拉傷則是骨頭和骨頭之間的連接出了問題，像疊積木一樣，完全分離成兩個不同的部分。在職業(yè)體育中，尤其是在足球、籃球、武術(shù)摔跤等運動項目中高發(fā)。
3D打印正在改變醫(yī)生和科學(xué)家對普通傷害的治療方式，例如韌帶撕裂。最近，昆士蘭州的研究人員了一種3D打印關(guān)節(jié)軟骨的新方法，這可以大大縮短關(guān)節(jié)炎和關(guān)節(jié)損傷手術(shù)后的恢復(fù)時間——這只是世界范圍內(nèi)涉及使用3D打印進(jìn)行研究的一個例子。
韌帶撕裂在運動中十分常見但卻難以治療。目前的標(biāo)準(zhǔn)是用肌腱取代韌帶撕裂，但這可能會導(dǎo)致其他一系列的問題。新墨西哥大學(xué)的科學(xué)家ChristinaSalas博士說：“隨著時間的推移，肌腱會開始伸展，并在關(guān)節(jié)中變得松弛，然后（肌腱）會再次變得不足。”
Salas博士目前在新墨西哥大學(xué)通過學(xué)生和教授的幫助下致力于創(chuàng)造3D打印韌帶，并開發(fā)了一種涉及靜電紡絲的特殊技術(shù)，它使用電力來制造纖維。
3D打印韌帶
“我們在生物3D打印機(jī)中添加的近場靜電紡絲技術(shù)實際上產(chǎn)生了高度對齊的纖維，可以復(fù)制韌帶組織。”Salas博士說。醫(yī)生可以對患者受損的關(guān)節(jié)進(jìn)行CT或MRI掃描，并使用3D打印創(chuàng)建出精確的韌帶。這種合成的3D打印韌帶不會磨損或削弱，適用于微創(chuàng)手術(shù)。但是Salas博士及其同事目前面臨的最大挑戰(zhàn)是如何將3D打印韌帶連接到骨骼上。Salas博士的研究不僅僅只是人造韌帶，還涉及使用患者自己的干細(xì)胞3D打印新組織。
醫(yī)療產(chǎn)業(yè)新動能
生物打印起源于21世紀(jì)初。當(dāng)時研究人員發(fā)現(xiàn)活體細(xì)胞可以通過噴墨打印機(jī)的噴嘴噴出而不會受損。今天，使用多個打印頭，將不同類型的細(xì)胞連同保持細(xì)胞結(jié)構(gòu)不變的聚合物一起噴射出來，就可以使細(xì)胞一層層沉積，最后結(jié)合在一起生長成為活體功能組織。各地的研究人員都在嘗試打印腎臟和肝臟組織、皮膚、骨骼和軟骨，以及保持人體器官存活所需的血管網(wǎng)絡(luò)。
生物3D打印技術(shù)是一種平臺性的關(guān)鍵共性技術(shù)，最終目標(biāo)是實現(xiàn)整合醫(yī)學(xué)、工程學(xué)、電子學(xué)、生物學(xué)來“打印”出一個跟人的器官或者組織完全一模一樣的替代品，用于組織修復(fù)、器官移植。
在醫(yī)療領(lǐng)域，3D打印技術(shù)目前已廣泛應(yīng)用于骨外科、神經(jīng)外科、整形外科、高端醫(yī)療器械零部件等領(lǐng)域中，但在組織工程學(xué)應(yīng)用方面仍面臨許多技術(shù)難題。如在組織器官3D打印中的材料、細(xì)胞及生長因子精準(zhǔn)配比技術(shù)及生物制造平臺技術(shù)等。生物3D打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用雖然具有很好發(fā)展前景,但目前成本仍比較高，速度、精度、產(chǎn)品耐用性尚需不斷提升，大規(guī)模應(yīng)用還需要技術(shù)進(jìn)一步創(chuàng)新和成熟。
當(dāng)3D打印的器官最終被實現(xiàn)時，它們將有可能使人們比以前更長壽。在此之前，生物3D打印技術(shù)能幫助人們提供更好的生活質(zhì)量。
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