【國家資助】港大醫學團隊研發3D打印人體器官組織 獲首批國家「過河資金」資助 3000萬 

社會 14:37 2020/05/17

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矯形及創傷外科學系楊偉國教授(左)和呂維加教授。圖片由香港大學提供

香港大學醫學院領導團隊獲國家科技部國家重點研發計劃資助,研究3D打印人體組織與器官,目標以5年時間,實現打印全層皮膚、角膜、骨、軟骨以及主要血管等五種人體組織與器官作臨床前試驗。團隊中遠期目標是發展其他器官,包括腎單元、肝小葉、心肌球、尿管、椎間盤、膀胱、卵巢等12種組織及器官的精準成型作移植應用。

研究團隊由矯形及創傷外科學系伍振民基金(骨科生物工程)教授呂維加教授和楊偉國教授帶領,獲2,744萬人民幣(約3,028萬港幣)經費資助,是首筆國家級,直接「過河」、跨邊界資助香港團隊的科研撥款。

研究項目名為「功能組織與器官體外精準製造技術與重建」,於2019年度立項,是現時唯一對港澳地區撥款資助的國家重點研發項目。加上各地方政府和大學對項目經費配套,項目總額將達到3,600多萬人民幣。

港大研究團隊在領域内具備前沿科研基礎,居國際領先地位。他們將會夥伴國內中國科學院深圳先進技術研究院、天津大學、蘇州諾普再生醫學有限公司、北京大學積水潭醫院、中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所等醫療、研究機關和企業合作,在3D打印裝備製造人體組織與器官打印技術,生物安全性和有效性評估,臨床前試驗等多個方面開展合作,並依託香港大學深圳醫院建立生物3D打印中心。

人體組織與器官3D空間打印技術,是全球策略性發展研究的一個重點,是在人體組織與器官移植以外,提供有效應對人口老化,以及疾病或事故引起的人體組織或器官衰竭和功能喪失等問題的解決方案。

近年生物材料的發展,爲組織和器官再生與功能重建提供了重要途徑,但是人體組織和器官結構高度複雜,如何利用生物材料精準打印出功能完整、能在人體内運作的器官,是目前生物3D打印最終實現臨床應用面臨的挑戰。當中要打印出組織與器官所需的微環境來配合功能重建,包括功能性的細胞排列,配合血管和神經缐分佈等,來指導3D打印的組織與器官在體內重建修復。

研究團隊早年與中科院深圳先進技術研究院、天津大學共同發表了通過生物因子構建誘導再生微環境的思路,開發了生物墨水體系,建立了系統而完整的骨、關節軟骨缺損修復評估體系,對體外製造組織與器官作了早期探索,為開展多種複雜組織與器官體外製造研究奠定了基礎。

團隊將利用諾普再生醫學自主開發的 OPUS-Pro 3D 生物打印平台,有望首先實現全層皮膚、軟骨及多種細胞組織一體化打印。

OPUS-Pro 3D 生物打印平台是具備七個打印噴頭的高端醫療級生物打印平台,屬國際領先水平,能夠同時打印成型器官内各精細結構,包括具有維管束組織(Vascular tissue)的精細三維結構,構建出類似細胞外間質的微環境等,配合多種細胞負載的生物墨水,功能化活性組織精準打印軟件系統,以及結合臨床實用性的多工藝微納級整合打印基數等,精準打印成可應用的器官組織。

團隊早前在有關大範圍骨缺損修復的研究,已成功在山羊模型動物實驗中,實現了6厘米骨缺再生。下一步工作將利用多噴頭生物打印機,配合新的多軸動態打印技術,為骨材料支架配置合適的血管和神經線網路,並期望這個新的3D生物打印支架能夠在體內實現快速再生。

呂維加教授說:「生物3D打印技術能為未來的組織與器官再生醫學帶來希望。對於結構十分複雜的人體組織及器官,必須通過可人工智能控制、高精密度,以及多噴頭協調的多元打印技術,才能更好地實現。也希望本課題能為人類大健康做出貢獻。」

楊偉國教授說:「港大醫學院團隊包含了不同領域的臨床教授和科學家,領導臨床前期試驗小組,為整個團隊提供體內組織再生的臨床思路,為下一階段人體試驗奠定了指導思想。而香港擁有國際領先的醫療科技和臨床試驗管理系統,團隊期望相關的臨床試驗可以在本地進行,將這項先進的醫學科研成果,首先惠及本地病人。由於項目經費不足以應付臨床試驗,我們期望政府或大學可以參考其他地方政府的經費配套做法,對團隊給予支持。」

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責任編輯 李志強