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3D打印生物医疗界的新星

发布时间:2019-01-01 01:06:04 文章来源:未来智讯    
    3D打印 生物医疗界的新星作者: 马玲   2016年8月12日下午,在重庆大学虎溪校区理科楼物理学院7楼的会议室内,来自全国各领域的创新专家学者齐聚一堂,“新局势下的创新创业融合”研究会在这里隆重举办,重庆大学物理学院刘如川教授也应邀参加。会上,除了就人才引进相关政策进行热烈讨论,就千人打算海创智库与重庆市科协海智库如何合作,在科技成果转化与市场开发联合,以科技带动经济发展,响应全国科技创新创业大潮等系列问题进行了深入细致的探讨。参会人员还参观了重庆大学物理学院局部实验室,期间,刘如川教授就一些典型的项目进行讲解。比如个性化的3D打印,可利用医院影像三维重构技能,实现临床诊断及有纪念价值的高端定制产品,得到与会专家的一致赞誉。
  赞誉,除了因为刘如川教授对3D生物打印技能详尽而独到的见解,更因为这位年轻学者身上所散发出的对科研矢志不渝的决心和立场。
  不拘一格,海纳百川
  毕业于中国科技大学材料物理专业的刘如川,对知识有着与生俱来的渴望,并且老是喜欢挑战不同的领域,诸如,在哥伦比亚大学攻读博士期间,他从化学角度进一步研讨了纳米材料、分子器件技能;在美国太平洋西北国家实验室做博士后研讨期间,曾研讨钙调蛋白与多肽链相互作用;之后,他还曾在哥伦比亚大学生物系研讨单分子力学,用磁镊子和荧光技能追踪蛋白质折叠的过程;在新加坡国立大学做助理教授,进行蛋白质单分子力谱及荧光跟踪研讨。另外,他还先后在国际知名SCI 检索的杂志上发表论文30余篇,受到国内外其他学者的广泛关注,被引用1 100 多次。能够说,除了学贯中西,跨学科也已经成为他生命中绕不开的话题。
  2013年,刘如川做出了人生中最郑重的选择,回到祖国,科研报国,并作为“重庆市引进高层次人才”来到重庆大学物理学院。在学校的大力支持下,他先后展开了材料中的光电转换过程以及太阳能电池研讨,并在纳米水平观察电荷的分离,研讨微观机制。作为太阳能电池材料,关键的是如何提高光伏转换效率。目前刘教授正在进行太阳能电池有机无机混合材料的电荷分离转移机制及本能提高的研讨,从微观尺度上去探寻其转换效率的瓶颈,为最后提高其效率指明方向。
  另外,刘如川教授还投入了由学院院长组织的科研团队中,开展了3D生物打印技能的研讨,并将主要研讨方向定位为:生物复合材料的设计、改进与应用,纳米/分子器件与太阳能电池材料,细胞内信号发生过程及蛋白质间的相互作用,及相关的理论计算和分子动力学模拟。希望可以借此为我国的健康事业做出贡献。
  3D打印,医界新星
  2013 年好像是刘如川教授的收获之年,除了回国得到国家的重用,他还在这一年获得国家发明专利(ZL 201310236507.2)――光激活单分子荧光生物化学反应动力学显微镜及试验方法。为钻研外界的力信号如何影响着细胞的生存,刘教授利用单分子技能跟踪踝蛋白在拉伸下与粘着斑蛋白的联合,从物理的角度观察到了不同信号间传递的方式,一系列实验证实了这种普遍存在于生物系统中传递力学信号的方法:力学信号能够改变蛋白质的结构,以激活相应的生物信号的传递。这一课题在生物、物理、医学领域都具有深远的研讨意义。
  在此基�A上,刘如川教授敏锐洞察到,3D生物打印技能将是精准医疗得以实现的强有力工具,将为医学科技的发展提供更有力的支撑。因为目前癌细胞及其实病变细胞的培养均处用培养皿(二维环境),体现不出癌细胞在人环境的真实三维状态。而3D生物打印技能能够模拟出一个更接近真实的环境模型,从而提高筛药效果。另外,在组织修复等方面3-D生物打印技能也大有用途。
  在针对3D生物打印技能进行科研的过程中,刘如川教授发现,组织/器官中所需血管的打印是难度最大的。目前,3D生物打印是先打出结构,再注入细胞,而ITOP能够实现细胞合并材料的同时打印,并保证了细胞的存活性。这样的话,整个结构就成为一个动态的活性结构,细胞会在里面不停地生长,并最后发展成我们所设计的器官或组织的样子,这是一个很大的突破。
  ITOP利用构造出的微管道来为细胞存活提供必需的养分,并从临床上表明了其打印出来的结构具备生物兼容性,不会有排异反应,这是一个令人振奋的成果。不但如此,利用已有成像技能3D扫描变成打印所需数字模板、多喷头协同事务、利用不同打印方式和培养环境来抑制细胞分化和组织,这些都是ITOP对比现有3D生物打印所具备的强劲特色。在中国科学院物理研讨所―重庆大学生物3-D打印结合研发团队的负责人刘雳宇看来,ITOP最突出的优势便是集中整个打印过程于一体,实现了细胞与骨架的同时打印。只管ITOP的优势特点十分明显,刘如川教授表示,ITOP不过尝试了几类组织/器官的打印,虽然在一定程度上利用了细胞自发行为,并知道这几类组织/器官3D打印及后续培养条件,但没有完全掌控其中的细胞分化或组织机制,对于其他组织/器官仍需大量实验试探条件。另外,ITOP不过打印出了一些微通道,并没有涉及到组织/器官中所需的血管的打印,离真正意义上的血管/毛细血管还有艰难的一大步要走。
  “血管有很多功能,第一要有弹性,第二可以交换很多营养和物质,所以血管打印是一个难点。其他的研讨学术中虽然粗浅地提到有血管生成,然而不是水凝胶材料可以诱导血管生长,目前并不确定。”刘教授如是说。他还表示,ITOP还没有涉及到心脏(及其他循环系统中的组织)、大脑(神经网络)、呼吸系统中的肺泡等,所有这些都与管道、网络相关,也是3D生物打印的终极指标,ITOP要想摘得3D生物打印的“皇冠”还很困难。对于刘教授的科研观点,中国3D打印技能家当联盟副理事长周功耀对此也给予支持。
  “聪者听于无声,明者见于未形。”科技创新永无止境。科技竞争就像短道速滑,我们在加速,人家也在加速,最终要看谁速度更快、谁的速度更能持续。在3D生物打印技能这场竞逐中,刘如川教授将矢志不渝的肩负起“领头羊”的责任,在攻坚克难中追求卓越,勇于创造引领世界潮流的科技成果。
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