2月28日訊，去年夏天，美國陸軍中尉Jason Barnhill帶著堅固的3D打印機(jī)和其他可用于生物制造以用于現(xiàn)場醫(yī)療的基本用品（例如人間充質(zhì)干/基質(zhì)細(xì)胞（hMSCs））前往非洲一個未公開的沙漠地區(qū)。目的是使用生物3D打印機(jī)如何加快愈合傷口，甚至為戰(zhàn)斗中受傷的部隊(duì)更換受損的組織。
美國軍事學(xué)院西點(diǎn)化學(xué)與生命科學(xué)系生命科學(xué)計劃主任巴恩希爾（Barnhill）領(lǐng)導(dǎo)一個項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，由一群學(xué)員進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以推動該領(lǐng)域的生物3D打印技術(shù)的研究，最終目標(biāo)是開發(fā)用于為現(xiàn)場或醫(yī)療點(diǎn)附近的士兵創(chuàng)造傷口愈合生物制劑，繃帶等。據(jù)美國陸軍新聞報道，位于紐約西點(diǎn)的美國軍事學(xué)院的26名一流學(xué)員正在對七個不同項(xiàng)目進(jìn)行生物打印研究：兩個團(tuán)隊(duì)正在研究燒傷和現(xiàn)場護(hù)理的生物繃帶；另外兩個小組正在研究如何對血管進(jìn)行生物工程改造，以使需要血液來源的其他生物打印物品（例如器官）能夠存活下來；一個小組正在研究可行的半月板使用，而另一個小組正在研究肝臟組織打印。
“這很大程度上與我們要使用的生物墨水有關(guān)，如果您愿意的話，我們到底要使用哪種材料作為我們的打印機(jī)墨水。” 2020級學(xué)員艾倫·龔（Allen Gong）解釋說，他是生命科學(xué)專業(yè)半月板項(xiàng)目的研究人員， “一旦我們擁有所需的3D模型，那么就可以將墨水正確地堆疊在一起。”
艾倫·龔和他的隊(duì)友們正在研究如何使用生物墨水創(chuàng)建一個可以植入士兵受傷膝蓋的半月板，而其他學(xué)員正在尋求打印可以用來測試藥物的肝臟，也許有一天可以消除短缺移植器官。這不是我們第一次聽到美國陸軍將生物印記用于再生醫(yī)學(xué)，畢竟它們經(jīng)常遭受外傷，導(dǎo)致四肢喪失，面部受傷和嚴(yán)重?zé)齻２渴鸬氖勘刻於家鎸?zhàn)斗的危險。但是，能夠立即使用專門為解決災(zāi)難性醫(yī)療傷害而創(chuàng)建的生物打印機(jī)，可能是許多人夢寐以求的解決方案。
2014年，由美國國防部成立的武裝部隊(duì)再生醫(yī)學(xué)研究所（AFIRM）的科學(xué)家廣泛使用3D生物打印機(jī)進(jìn)行皮膚修復(fù)研究；但陸軍也正在積極開發(fā)人造3D打印心臟，血管和其他器官，以開發(fā)可定制的3D打印藥物。巴恩希爾（Barnhill）在2019年由健康科學(xué)統(tǒng)一服務(wù)大學(xué)（USU）與美國西點(diǎn)軍校合作進(jìn)行的試點(diǎn)項(xiàng)目表明，具有生物制造能力的3D打印機(jī)可能會改變部署的戰(zhàn)士獲得護(hù)理的方式。在他的指導(dǎo)下，這臺3D打印機(jī)成功地制造了許多產(chǎn)品，包括可立即使用的手術(shù)刀和止血鉗（一種用于在手術(shù)過程中控制出血并能夠抓持物體的手術(shù)工具），同時將它們鎖定在適當(dāng)?shù)奈恢靡怨潭ńM織或其他醫(yī)療用具。這些工具由可以現(xiàn)場消毒的材料制成，可減少實(shí)際使用中的感染機(jī)會。
常見的戰(zhàn)斗傷害包括二度和三度燒傷，骨折，彈片傷口，腦部損傷，脊髓損傷，神經(jīng)損傷，癱瘓，視力和聽力喪失，創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙（PTSD）和肢體喪失。這些傷害中的許多傷害都可以通過可定制的現(xiàn)場生物印刷機(jī)解決，但就目前而言，每個團(tuán)隊(duì)的學(xué)員都處于研究的開始階段，然后才開始實(shí)際的印刷過程。從事半月板計劃的另一名學(xué)員和生命科學(xué)專業(yè)的撒切爾·謝潑德（Thatcher Shepard）在美國陸軍的一篇文章中表示：“在到達(dá)這一點(diǎn)之前[實(shí)際上植入他們打印的內(nèi)容之前，肯定有一些飛躍。我們必須確保身體不會拒絕新的生物打印的彎月面和位置。這可能會有困難。目前，我們正試圖制造一個可行的彎月面，然后，我們將進(jìn)行進(jìn)一步的研究，以便能夠研究將其實(shí)際植入體內(nèi)的方法。”
他們聲稱，半月板團(tuán)隊(duì)從膝蓋的磁共振圖像（MRI）開始，并致力于建立半月板的3D模型，他們最終將能夠打印該3D模型。該小組的大量研究工作將弄清楚如何以及何時將這些細(xì)胞植入正在打印的復(fù)雜細(xì)胞結(jié)構(gòu)中。
雖然產(chǎn)生器官和血管將是未來定制藥物的巨大好處之一，但生物繃帶團(tuán)隊(duì)的工作可能會在戰(zhàn)斗中直接用于野外。美國陸軍建議，其目標(biāo)是能夠從受傷的士兵中獲取細(xì)胞，特別是一名遭受燒傷的士兵，并在其上打印出帶有內(nèi)置生物材料的繃帶以迅速啟動愈合過程。醫(yī)務(wù)人員可能會在其前向作戰(zhàn)基地中部署3D打印機(jī)，也可能將其與悍馬一列發(fā)送，以使繃帶可以在現(xiàn)場打印。“我們正在研究身體實(shí)際上是如何從燒傷中治愈的，”從事一項(xiàng)生物繃帶項(xiàng)目的生命科學(xué)專業(yè)學(xué)生Channah Mills說。 “那么，我們可以采取哪些措施來加快這一進(jìn)程？引入繃帶可以啟動康復(fù)過程。您恢復(fù)得越快，疤痕就越少，恢復(fù)的可能性就越大。”“站在生物技術(shù)的最前沿，看到生物工程的潛力，這真是令人驚訝。但是看到3D打印生物材料比塑料要復(fù)雜得多。”
中國3D打印網(wǎng)點(diǎn)評：這些項(xiàng)目是建立在對無菌繃帶進(jìn)行印刷的現(xiàn)有研究基礎(chǔ)上，然后添加生物工程元素。繃帶上將印有愈合過程所需的特殊皮膚和干細(xì)胞。半數(shù)以上從事生物打印項(xiàng)目的學(xué)員計劃從西點(diǎn)軍校畢業(yè)后繼續(xù)前往醫(yī)學(xué)院學(xué)習(xí)。這項(xiàng)研究將在4月30日的學(xué)院年度項(xiàng)目日期間進(jìn)行，對于未來的陸軍醫(yī)生來說，這是一個很好的起點(diǎn)，因?yàn)樗麄冮_始了解和研究一些可能會成為未來盟友的更復(fù)雜的技術(shù)，幫助他們治愈野外的士兵。
美國軍事學(xué)院西點(diǎn)化學(xué)與生命科學(xué)系生命科學(xué)計劃主任巴恩希爾（Barnhill）領(lǐng)導(dǎo)一個項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，由一群學(xué)員進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以推動該領(lǐng)域的生物3D打印技術(shù)的研究，最終目標(biāo)是開發(fā)用于為現(xiàn)場或醫(yī)療點(diǎn)附近的士兵創(chuàng)造傷口愈合生物制劑，繃帶等。據(jù)美國陸軍新聞報道，位于紐約西點(diǎn)的美國軍事學(xué)院的26名一流學(xué)員正在對七個不同項(xiàng)目進(jìn)行生物打印研究：兩個團(tuán)隊(duì)正在研究燒傷和現(xiàn)場護(hù)理的生物繃帶；另外兩個小組正在研究如何對血管進(jìn)行生物工程改造，以使需要血液來源的其他生物打印物品（例如器官）能夠存活下來；一個小組正在研究可行的半月板使用，而另一個小組正在研究肝臟組織打印。
“這很大程度上與我們要使用的生物墨水有關(guān)，如果您愿意的話，我們到底要使用哪種材料作為我們的打印機(jī)墨水。” 2020級學(xué)員艾倫·龔（Allen Gong）解釋說，他是生命科學(xué)專業(yè)半月板項(xiàng)目的研究人員， “一旦我們擁有所需的3D模型，那么就可以將墨水正確地堆疊在一起。”
艾倫·龔和他的隊(duì)友們正在研究如何使用生物墨水創(chuàng)建一個可以植入士兵受傷膝蓋的半月板，而其他學(xué)員正在尋求打印可以用來測試藥物的肝臟，也許有一天可以消除短缺移植器官。這不是我們第一次聽到美國陸軍將生物印記用于再生醫(yī)學(xué)，畢竟它們經(jīng)常遭受外傷，導(dǎo)致四肢喪失，面部受傷和嚴(yán)重?zé)齻２渴鸬氖勘刻於家鎸?zhàn)斗的危險。但是，能夠立即使用專門為解決災(zāi)難性醫(yī)療傷害而創(chuàng)建的生物打印機(jī)，可能是許多人夢寐以求的解決方案。
2014年，由美國國防部成立的武裝部隊(duì)再生醫(yī)學(xué)研究所（AFIRM）的科學(xué)家廣泛使用3D生物打印機(jī)進(jìn)行皮膚修復(fù)研究；但陸軍也正在積極開發(fā)人造3D打印心臟，血管和其他器官，以開發(fā)可定制的3D打印藥物。巴恩希爾（Barnhill）在2019年由健康科學(xué)統(tǒng)一服務(wù)大學(xué)（USU）與美國西點(diǎn)軍校合作進(jìn)行的試點(diǎn)項(xiàng)目表明，具有生物制造能力的3D打印機(jī)可能會改變部署的戰(zhàn)士獲得護(hù)理的方式。在他的指導(dǎo)下，這臺3D打印機(jī)成功地制造了許多產(chǎn)品，包括可立即使用的手術(shù)刀和止血鉗（一種用于在手術(shù)過程中控制出血并能夠抓持物體的手術(shù)工具），同時將它們鎖定在適當(dāng)?shù)奈恢靡怨潭ńM織或其他醫(yī)療用具。這些工具由可以現(xiàn)場消毒的材料制成，可減少實(shí)際使用中的感染機(jī)會。
常見的戰(zhàn)斗傷害包括二度和三度燒傷，骨折，彈片傷口，腦部損傷，脊髓損傷，神經(jīng)損傷，癱瘓，視力和聽力喪失，創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙（PTSD）和肢體喪失。這些傷害中的許多傷害都可以通過可定制的現(xiàn)場生物印刷機(jī)解決，但就目前而言，每個團(tuán)隊(duì)的學(xué)員都處于研究的開始階段，然后才開始實(shí)際的印刷過程。從事半月板計劃的另一名學(xué)員和生命科學(xué)專業(yè)的撒切爾·謝潑德（Thatcher Shepard）在美國陸軍的一篇文章中表示：“在到達(dá)這一點(diǎn)之前[實(shí)際上植入他們打印的內(nèi)容之前，肯定有一些飛躍。我們必須確保身體不會拒絕新的生物打印的彎月面和位置。這可能會有困難。目前，我們正試圖制造一個可行的彎月面，然后，我們將進(jìn)行進(jìn)一步的研究，以便能夠研究將其實(shí)際植入體內(nèi)的方法。”
他們聲稱，半月板團(tuán)隊(duì)從膝蓋的磁共振圖像（MRI）開始，并致力于建立半月板的3D模型，他們最終將能夠打印該3D模型。該小組的大量研究工作將弄清楚如何以及何時將這些細(xì)胞植入正在打印的復(fù)雜細(xì)胞結(jié)構(gòu)中。
雖然產(chǎn)生器官和血管將是未來定制藥物的巨大好處之一，但生物繃帶團(tuán)隊(duì)的工作可能會在戰(zhàn)斗中直接用于野外。美國陸軍建議，其目標(biāo)是能夠從受傷的士兵中獲取細(xì)胞，特別是一名遭受燒傷的士兵，并在其上打印出帶有內(nèi)置生物材料的繃帶以迅速啟動愈合過程。醫(yī)務(wù)人員可能會在其前向作戰(zhàn)基地中部署3D打印機(jī)，也可能將其與悍馬一列發(fā)送，以使繃帶可以在現(xiàn)場打印。“我們正在研究身體實(shí)際上是如何從燒傷中治愈的，”從事一項(xiàng)生物繃帶項(xiàng)目的生命科學(xué)專業(yè)學(xué)生Channah Mills說。 “那么，我們可以采取哪些措施來加快這一進(jìn)程？引入繃帶可以啟動康復(fù)過程。您恢復(fù)得越快，疤痕就越少，恢復(fù)的可能性就越大。”“站在生物技術(shù)的最前沿，看到生物工程的潛力，這真是令人驚訝。但是看到3D打印生物材料比塑料要復(fù)雜得多。”
中國3D打印網(wǎng)點(diǎn)評：這些項(xiàng)目是建立在對無菌繃帶進(jìn)行印刷的現(xiàn)有研究基礎(chǔ)上，然后添加生物工程元素。繃帶上將印有愈合過程所需的特殊皮膚和干細(xì)胞。半數(shù)以上從事生物打印項(xiàng)目的學(xué)員計劃從西點(diǎn)軍校畢業(yè)后繼續(xù)前往醫(yī)學(xué)院學(xué)習(xí)。這項(xiàng)研究將在4月30日的學(xué)院年度項(xiàng)目日期間進(jìn)行，對于未來的陸軍醫(yī)生來說，這是一個很好的起點(diǎn)，因?yàn)樗麄冮_始了解和研究一些可能會成為未來盟友的更復(fù)雜的技術(shù)，幫助他們治愈野外的士兵。
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