可移植器官的短缺在全球范圍內(nèi)都仍然是一個(gè)大問(wèn)題，即使在醫(yī)療水平較高和民眾器官捐獻(xiàn)意識(shí)較強(qiáng)的發(fā)達(dá)國(guó)家，器官移植供需都存在很大的缺口，很多患者在等待中走向死亡。

3D生物打印的橫空出世無(wú)疑為這些原本只能在無(wú)盡的等待中等來(lái)死亡的患者帶來(lái)了更大的希望，器官的快速定制和再造不再是科幻電影中天馬行空的想象。早在2013年，美國(guó)《大眾科學(xué)》網(wǎng)站的報(bào)道就指出了已經(jīng)可以通過(guò)3D打印制造完成的人體器官：耳朵、腎臟、血管、皮膚和骨骼。

除在組織和器官移植方面的應(yīng)用之外，3D打印技術(shù)近年來(lái)在藥物緩控釋等領(lǐng)域也有著快速的發(fā)展。本文將簡(jiǎn)單盤(pán)點(diǎn)近兩年3D打印技術(shù)在醫(yī)療各領(lǐng)域的突破和應(yīng)用案例。

骨科

2017年11月發(fā)表在《生物材料》上的文章顯示，中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院生物醫(yī)學(xué)與健康工程所秦嶺教授團(tuán)隊(duì)的賴毓霄、王新巒等人采用先進(jìn)的低溫3D打印技術(shù)，開(kāi)發(fā)了一種用于修復(fù)骨缺損或骨折的多孔支架材料，將具有促成骨活性的天然植物活性小分子淫羊藿苷均勻復(fù)合入多孔支架中，通過(guò)3D打印賦予此支架最理想的促成骨仿生結(jié)構(gòu)(孔徑300-500微米)，實(shí)現(xiàn)了難治愈性骨缺損的骨修復(fù)治療。

2017年11月24日，全球首例個(gè)體化3D打印鉭金屬墊塊修復(fù)巨大骨缺損膝關(guān)節(jié)翻修手術(shù)在陸軍軍醫(yī)大學(xué)西南醫(yī)院關(guān)節(jié)外科完成。接受手術(shù)的是一位由于長(zhǎng)期嚴(yán)重關(guān)節(jié)炎導(dǎo)致左膝關(guān)節(jié)缺損嚴(yán)重的84歲高齡老人，專家利用三維重建系統(tǒng)建立了患者的骨骼模型，并根據(jù)骨缺損狀態(tài)3D打印重建出了骨骼模型，定制出了修補(bǔ)關(guān)節(jié)嚴(yán)重骨缺損的3D打印金屬鉭墊塊。

2017年，F(xiàn)DA還批準(zhǔn)了幾款骨科植入產(chǎn)品，分別是美國(guó)醫(yī)療器械公司SI-BONE生產(chǎn)的首款骶髂關(guān)節(jié)3D打印植入物產(chǎn)品iFuse-3D?、OSSEUS公司生產(chǎn)的用于治療退行性椎間盤(pán)疾病的頸椎融合器Gemini-C、美國(guó)脊椎器械制造商ChoiceSpineLP公司生產(chǎn)的3D打印鈦?zhàn)刁w植入物HAWKEYETi以及由NexxtSpine公司生產(chǎn)的NEXXTMATRIXX3D打印脊柱植入物。

皮膚

2017年11月16日，四川大學(xué)高分子材料工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任夏和生在中意創(chuàng)新合作周成都站活動(dòng)上介紹他們?cè)诠柘鹉z3D打印上的最新研發(fā)成果。團(tuán)隊(duì)通過(guò)分子設(shè)計(jì)，合成了可熱塑加工的自修復(fù)硅橡膠(PDMS)彈性體材料，可進(jìn)行超細(xì)粉體化。在此基礎(chǔ)上，川大與意大利國(guó)家研究委員會(huì)聚合物、復(fù)合材料和生物材料研究所合作，在世界上首次實(shí)現(xiàn)了硅橡膠的選擇性激光燒結(jié)3D打印。在掃描儀上測(cè)量皮膚燒傷損傷面積，用3D打印硅橡膠材料量身定做一張“人工皮膚”，看起來(lái)跟真實(shí)皮膚一樣，還能促進(jìn)皮膚組織再生。

2017年12月2日，發(fā)表在《ScienceAdvances》的論文中，現(xiàn)在科學(xué)家利用細(xì)菌創(chuàng)造了名為cellulose的醫(yī)療材料，能夠在平面上繁殖生長(zhǎng)。由于這種包含活菌的墨水可以通過(guò)3D打印方式打印，因此可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行打印，由于這是一種天然材料，因此人類身體并不會(huì)產(chǎn)生排斥，所以未來(lái)在皮膚移植、生物傳感器、移植和保護(hù)器官方面將會(huì)有重大用處。

2017年1月，中國(guó)化妝品企業(yè)伽藍(lán)集團(tuán)JALA成功利用3D生物打印生產(chǎn)出亞洲人皮膚，成為一家利用3D生物打印技術(shù)打印出亞洲人皮膚的企業(yè)。伽藍(lán)集團(tuán)憑借3D生物打印技術(shù)，只需要21天，就能打造出一塊具有完整結(jié)構(gòu)和功能的皮膚組織，包含真-表皮連接處、真皮和具有多層結(jié)構(gòu)的表皮。

心血管

2016年12月，藍(lán)光英諾利用3D打印技術(shù)制造的血管，在恒河猴身上取得了突破性的進(jìn)展，該項(xiàng)成果對(duì)于干細(xì)胞技術(shù)和3D生物打印技術(shù)未來(lái)臨床應(yīng)用有著重大意義。早在2015年10月，藍(lán)光英諾便已經(jīng)發(fā)布了全球首創(chuàng)的3D生物血管打印機(jī)，齊參與的“國(guó)家863計(jì)劃”3D生物打印血管項(xiàng)目也僅用了一年半就提前實(shí)現(xiàn)了重大技術(shù)突破。截至2017年6月30日，藍(lán)光英諾已提交了專利申請(qǐng)89項(xiàng)(20項(xiàng)已獲授權(quán))，獲得軟件著作權(quán)登記證書(shū)7項(xiàng)，商標(biāo)證書(shū)103項(xiàng)。

2017年7月，瑞士科研人員借助3D打印技術(shù)，制造出了全球首個(gè)形狀、大小和功能都與真人心臟高度相似的柔性心臟。這種人造心臟使用柔軟硅膠材料，由3D打印和失蠟鑄造技術(shù)制作而成，是一個(gè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的硅膠整體，包含一個(gè)右心室和一個(gè)左心室，有一個(gè)額外腔室將兩個(gè)心室隔開(kāi)。這個(gè)腔室起著類似肌肉的功能，能像泵一樣驅(qū)動(dòng)血液進(jìn)出心臟。但是現(xiàn)在這種人造心臟還處于測(cè)試階段，可為相關(guān)研究提供新方向新思路，尚不能用于移植。

藥物

早在2015年，F(xiàn)DA就批準(zhǔn)了首個(gè)3D打印藥物——SPRITAM(左乙拉西坦，levetiracetam)速溶片，用于和其他抗癲癇藥物聯(lián)合治療成人或兒童患者的癲癇部分性發(fā)作、肌陣攣發(fā)作以及原發(fā)性全身癲癇發(fā)作。應(yīng)用3D打印技術(shù)，能夠突破傳統(tǒng)藥錠在劑量上的限制，使不同有效成分的藥物劑量更加精確。

2017年11月，杭州經(jīng)開(kāi)區(qū)舉行了“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃暨“面向活體器械的功能材料與高通量集成化生物3D打印技術(shù)開(kāi)發(fā)”重點(diǎn)專項(xiàng)啟動(dòng)推進(jìn)會(huì)，會(huì)上捷諾飛發(fā)布了我國(guó)第一臺(tái)高通量集成化生物3D打印機(jī)“Bio-architectRX”，該打印機(jī)利用“離散制造微層析成像技術(shù)(MCT)”技術(shù)這一關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新，不但推進(jìn)了3D打印醫(yī)療器械、人工組織器官的臨床轉(zhuǎn)化進(jìn)程，也為新藥篩選提供了全新的解決方案，將推動(dòng)中國(guó)新藥創(chuàng)制與開(kāi)發(fā)。