借助一臺改裝的MakerBot3D打印機吐出的濕軟生物結構，匹茲堡大學(xué)（PITT）和卡內基·梅隆大學(xué)（CMU）的研究人員們正準備幫助醫生更好地完成乳房癌診斷。

　　據了解，匹茲堡大學(xué)醫療中心（UPMC）以及卡耐基梅隆大學(xué)的研究人員得到了美國國會(huì )指導下的國防部醫學(xué)研究項目的一筆為期兩年的80萬(wàn)美元研究撥款，他們正在借助這筆資金，使3D打印機能夠復制乳腺導管（即連接乳頭與乳腺的管道）。在這樣做的時(shí)候，他們希望能發(fā)現某種生物標志物——與疾病關(guān)聯(lián)的可測量特征——以更好地診斷哪種患有癌癥前期乳腺導管病變的患者將會(huì )發(fā)展為惡性的、可能危及生命的乳腺癌。

　　該項目的研究負責人之一，PITT外科助理教授PriscillaMcAuliffe稱(chēng)，只有20%到50%的非浸潤性腫瘤患者的腫瘤會(huì )本地化至乳腺導管——即乳腺導管內原位癌（DCIS）——從而發(fā)展為惡性乳腺癌。

　　如果能夠識別出哪些婦女需要治療以及哪種不需要將會(huì )減少患者不必要的化療、手術(shù)和痛苦，McAuliffe說(shuō)。這些治療手段往往會(huì )對患者的健康造成很大的傷害。

　　該項目的另外一位共同研究負責人，CMU的材料科學(xué)及生物醫學(xué)工程教授A(yíng)damFeinberg在2015年的時(shí)候曾經(jīng)在《ScienceAdvances》雜志上發(fā)表過(guò)一篇論文，顯示使用一臺3D打印機來(lái)復制復雜軟組織結構是可能的。而這次研究項目的目的之一就是通過(guò)3D打印機復制患者的乳腺導管，來(lái)獨立判斷其發(fā)展為浸潤性腫瘤的可能性。

　　根據McAuliffe的說(shuō)法，這種對每位患者進(jìn)行風(fēng)險評估的能力將帶來(lái)革命性的后果。她說(shuō)：“這已經(jīng)不是秘密，我們對DCIS患者進(jìn)行了太多的手術(shù)。”

　　“基于這項研究的結果，我們希望能夠找到生物標志物，然后用它來(lái)為患者進(jìn)行風(fēng)險分級。”McAuliffe說(shuō)。但是在將這些生物標記物用于手術(shù)決策之前，還需要進(jìn)行隨機臨床試驗，McAuliffe說(shuō)，這將是一個(gè)長(cháng)期的目標。

　　當然，所有這一切的基礎是發(fā)現生物標志物，這就要求具有完全可控的現實(shí)模型系統，Feinberg說(shuō)。而這正是3D打印技術(shù)可以大顯身手的地方，即3D打印出一個(gè)獨立的乳腺導管組織。

　　但是，Feinberg稱(chēng)，要3D打印乳腺導管，需要跨越的一個(gè)很大的障礙，就是這種組織經(jīng)常會(huì )在自身的重量之下崩潰。

　　“這些材料的最大挑戰是它們非常柔軟。”Feinberg說(shuō)：“這導致它們很容易在自身的重量下崩潰。它們有點(diǎn)像果凍。一塊簡(jiǎn)單的果凍放在那里是沒(méi)問(wèn)題的，比如正方體，但是一旦你試圖用它制造復雜的3D結構，結果就是四分五裂。”

　　為了解決這個(gè)問(wèn)題，Feinberg的團隊開(kāi)發(fā)出一種方法可以在可溶解的凝膠里打印軟組織。據天工社了解額，Feinberg使用的設備包括一臺消費級的MakerBot3D打印機。普通的MakerBot主要通過(guò)擠出機層積熔融的塑料來(lái)構建對象，而Feinberg則精心設計了一個(gè)定制的擠出機，這個(gè)擠出機層積的卻是我們通常會(huì )在生物組織中看到的蛋白質(zhì)和其它分子。

　　值得一提的是，研究人員們還開(kāi)源了他們設計的這款擠出機，任何人都可以通過(guò)美國國立衛生研究院（NIH）的網(wǎng)站下載并使用它。。

　　研究人員稱(chēng)，如果最初的實(shí)驗揭示了浸潤性DCIS的生物標記物的可能性，那么他們下一步就準備將這些生物標記物與患者的治療結果關(guān)聯(lián)起來(lái)。為此，研究人員可以充分利用Magee-Womens醫院豐富的乳房組織庫。這個(gè)組織庫中包含有關(guān)腫瘤遺傳學(xué)和導管結構方面的信息，以及患者的結果。

　　除了發(fā)現更好的方法來(lái)診斷浸潤性DCIS之外，Feinberg興奮的是生物打印將成為在實(shí)驗室里構建現實(shí)模型系統的標準手段。

　　“在不太遙遠的將來(lái)，這些生物3D打印機將成為標準的實(shí)驗室設備。”Feinberg說(shuō)。“最終，我認為我們將能夠用這些東西3D打印器官和進(jìn)行組織修復。盡管這還很遙遠，但是它正在露出曙光。”