斯旺西大学科学家开发生物3D打印植物基人造鼻软骨，将彻底改变整形外科

2023年4月4日，南极熊获悉，外媒《每日邮报》报道了斯旺西大学的科学家们正在为那些需要移植人工鼻子的患者开发一种生物3D打印的植物基鼻子。生物3D打印技术为患者提供了一个可持续的、可个性化的选择，利用植物基材料和人类细胞来3D打印人造鼻软骨。

这一项目于2021年7月首次启动，当时医学研究慈善机构无疤痕基金会在斯旺西大学启动了一个为期三年、价值250多万英镑的再生研究项目。该项目专注于开发3D生物打印面部软骨，其主要目的是减轻疤痕带来的身体和心理负担。

在2021年的公告中，无疤痕基金会的首席大使西蒙-韦斯特恩（Simon Westin CBE）说："这项研究正在进行中，我们要做的事情非常了不起，而且这种新的3D打印工艺会带给我们很大的变化。"

项目负责人、斯旺西大学医学院整形外科主席Iain Whitaker教授和实习外科医生Thomas Jovic最近向英国整形、重建和美容外科医生协会（BAPRAS）介绍了他们的新发现。除了BAPRAS和无疤痕基金会，该项目还得到了英国皇家外科医生学院的大力支持。

随着该项目的继续发展，现在将采取步骤确定该材料是否会引起免疫反应，以便在不久的将来开始进行动物试验。惠特克教授证明了这项研究的意义，他声称 "这项工作的临床转化将彻底改变整形外科"。

△西蒙-韦斯顿CBE，无疤痕基金会的首席大使。图片来自无疤痕基金会

3D打印过程

根据惠特克（Whitaker）的说法，目前重建面部软骨的过程需要一个漫长而复杂的手术，这一过程可能充满挑战。的确，传统的重建软骨方法通常是从病人的肋骨上取软骨，以生成新的鼻组织，通常要切除多达三根下层肋骨。然而，这种软骨相较于鼻软骨灵活性更差，也更脆，而切除肋骨往往导致病人的长期健康并发症。例如，手术会带来肺部塌陷、感染、甚至死亡的风险。因此，这种生物3D打印新工艺提供了一个更安全的替代方案。

纳米纤维素水凝胶（有效的软木浆料）和透明质酸是护肤霜和面部填充物的关键成分，被用作生物墨水来3D打印人工软骨支架。材料打印完成后，加入生物催化剂，使其固化，并使其更坚固和更持久。然后将3D打印的支架浸泡在患者自己的软骨细胞溶液中，在手术植入前定植其结构。根据Jovic的说法，这一过程也可用于生产受损耳朵的人工替代物，所制备的材料要比天然鼻软骨灵活约10倍。

在增材制造技术的帮助下，假鼻子的植入物也可以被制作成与病人的脸部完全匹配。惠特克声称："这种材料可以生产出完美的复制品，它是由植物基材料支撑，且结构坚固。这一过实现了个性化定制，并通过一个比传统手术复杂得多的过程创造了一个永久性的解决方案，减少了手术时间，并消除了手动雕刻鼻子结构的需要。"

△斯旺西大学的3D生物打印机在工作中。图片来自无疤痕基金会

将增材制造技术用于重建手术的应用并不新鲜。据悉，来自阿尔伯塔大学（U of A）的研究人员就在开展与本文案例类似的研究，他们尝试为术后面部毁容的癌症患者开发了一种3D生物打印定制鼻翼软骨的方法。2021年5月宣布，U of A的研究人员利用CELLINK三维生物打印机，将患者的细胞和胶原蛋白水凝胶的混合物沉积到鼻部形状，然后再将其培养成功能性软骨。

据报道，在2021年12月，Claudius Regaud研究所和图卢兹大学医院的医生也曾利用3D打印技术做了一个鼻子移植手术。这个手术与斯旺西大学所开展的项目略有不同，他们是将一个3D打印的鼻子移植到病人的前臂上。然后，鼻子在这里生长了两个月，然后被移除并植入患者的脸上。该手术背后的外科团队称这是独一无二的，以前从未在如此脆弱和血管不畅的区域进行过这样的尝试。