根據美軍的統(tǒng)計,燒傷占戰(zhàn)場傷亡總數的10%至30%。Michael Romanko博士是美軍醫(yī)學材料開發(fā)活動暨組織損傷和再生醫(yī)學項目管理辦公室的負責人,他說,在過去十年間,雖然個人裝甲與戰(zhàn)車的改進提高了士兵們的戰(zhàn)場生存率,但是遭受肢體殘缺、面部災難性傷害和嚴重燒傷的士兵數目在增加。
2008年美國國防部建立了武裝部隊再生醫(yī)學研究所(AFIRM),據了解,這是一個多機構、跨學科的科研網絡,其中包括了多家大學、軍事實驗室和相關研究人員,專注于皮膚修復,再生人體細胞、組織或器官,恢復或建立正常功能。
大約有30所大學、醫(yī)院和其他合作伙伴在Wake Forest再生醫(yī)學研究所的領導下,組成了AFIRM的研究力量。工程師與生物成像專家合作開發(fā)出了3D生物打印機、掃描受傷部位,如皮膚,的拓撲結構的技術、以及重新創(chuàng)建其他器官3D結構的技術。另一方面,生物學家和醫(yī)生們專注于監(jiān)督特定器官或組織生長的過程,以確保細胞和組織在正確的位置再生。
研究人員首先掃描燒傷處并構建受傷的3D地圖。他們使用類似噴墨打印機的裝置,加載帶有兩種健康皮膚細胞——成纖維細胞和角質形成細胞——的盒子,這兩種細胞就是打印機的“墨水”。計算機告訴打印機從哪里開始印刷,并且使用何種類型的細胞,這取決于損傷的深度與準備重建哪個組織層。成纖維細胞構成皮膚的深層,角化細胞則構成皮膚的頂層。 該3D生物打印機將每個細胞正好放置在它需要去的地方,經過一段時間,這些細胞生長成為新的皮膚。
早期的研究結果是令人鼓舞的。3D生物打印還可以每一個病人定制醫(yī)療方案。 “每個病人受到的傷害都不相同,所以他們皮膚上的傷疤也不相同。皮膚生物打印會根據每個人的不同情況調整打印方案。”Romanko說。
此外,AFIRM的研究同樣也集中在3D生物打印器官、肢體和血管系統(tǒng),以及骨與肌肉復雜的組織的再生等領域。
AFIRM的資金來自美國陸軍、海軍研究辦公室、空軍外科總醫(yī)師辦公室、退伍軍人健康管理局、美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)和負責國防衛(wèi)生事務的助理國務卿辦公室。
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