膝蓋的修復革命:3D列印加上幹細胞技術,讓「關節再生」不只是夢想

膝蓋的修復革命:3D列印加上幹細胞技術,讓「關節再生」不只是夢想
Photo credit:科學人
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這種方法只需要4~6個星期就可修復綿羊的半月板,若能成功運用在人體,這項新技術將遠勝過骨科所有的現行方法。

撰文:華立斯(Claudia Wallis)
翻譯:黃榮棋

仔細端詳美國哥倫比亞大學醫學中心毛劍(Jeremy Mao)實驗室裡的生物3D印表機列印中的C型模板逐漸成形時,你看到的可能正是膝蓋修復的未來:印表機的微細針頭噴射出一層層的白色聚合物,列印出膝蓋的半月板,這個堅韌的半月帶狀纖維軟骨主要功能是保護膝蓋,是膝蓋的避震器。

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Photo credit:科學人

列印出來的半月板是專為綿羊設計的,用來測試半月板撕裂傷(人體關節最常發生的一種傷害)的新矯正方法。外科醫師計畫利用人工製造的半月板取代綿羊受損的半月板,做為修復鷹架。人工半月板放入膝蓋之後,所含的特殊蛋白質會在聚合物分解的同時吸引幹細胞來重建半月板。

2014年12月發表的一項研究指出,這種方法只需要4~6個星期就可修復綿羊的半月板。若能成功運用在人體,這項新技術將遠勝過骨科所有的現行方法,其中大部份都僅是清除造成疼痛或防礙膝蓋功能的受損部份。毛劍解釋說:「我們要的是真正的關節再生。」

骨科整形手術的發展方向,是設法讓身體修復出比現今手術所能做到、功能更好又更耐用的關節,綿羊實驗只是其中的一環。現今的骨科整形手術雖然能讓職業運動員繼續在運動競賽中發揮超高技能,卻無法讓受傷的膝蓋回復原狀,而且通常也無法阻止關節久用惡化的情形。

我們目前還不清楚,為什麼穩定膝蓋關節的關鍵構造受損時常會引發退化:造成軟骨的毀壞以及骨關節炎的慢性疼痛。新一代的治療目標是讓膝蓋盡可能自行恢復,這樣或許也可減緩或阻止形成關節炎的失控過程。波士頓兒童醫院骨科整形醫師兼運動醫學實驗室主任馬瑞(Martha M. Murray)說:「這是一種修復與再生,而不是移除與置換。」

本文獲《科學人雜誌》、《科學人》粉絲團授權刊登,原文刊載於此

責任編輯:朱家儀
核稿編輯:楊之瑜

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