除了房子、汽車和飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī) 3D技術(shù)還可以打印人體器官

【中國(guó)包裝網(wǎng)訊】隨著3D打印技術(shù)的問世與成熟，其應(yīng)用范圍也越來越廣闊。除了建筑工程、航空航天、汽車、牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)等行業(yè)，3D打印也開始應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。

美國(guó)康奈爾大學(xué)生物工程師胡迪·利普森指出，未來3D打印的最高階段是生物打印，也就是用人體的組織或者干細(xì)胞來做原料，打印出和人體原來一樣的器官。

美國(guó)《大眾科學(xué)》統(tǒng)計(jì)了目前可以通過3D生物打印制造完成的五種人體器官，包括耳朵、腎臟、血管、皮膚移植片和骨骼，但還未大規(guī)模投入臨床使用。

首先，科學(xué)家需要對(duì)病人進(jìn)行CT掃描得到患者身體的各個(gè)部位精確圖像數(shù)據(jù)；接著通過計(jì)算機(jī)軟件來分析結(jié)果，同時(shí)制作成出一張“產(chǎn)品圖”；再將其打印出后放到培養(yǎng)器中，以便細(xì)胞與細(xì)胞之間能互相“融合”；打印完畢后的組織結(jié)構(gòu)可直接被植入患者體內(nèi)，其中的細(xì)胞在生長(zhǎng)因子的調(diào)控下，重新組合、分化，最終形成新的組織和器官。

3D生物打印過程原理圖。

據(jù)英國(guó)《每日郵報(bào)》報(bào)道，英國(guó)威爾士Morriston醫(yī)院的整形外科醫(yī)生們正在開發(fā)一種新的辦法：用患者自己的細(xì)胞來進(jìn)行3D打印器官?！拔覀冋谠噲D使用人體細(xì)胞打印生物，并提供適當(dāng)?shù)沫h(huán)境和合適的時(shí)機(jī)，使它們成長(zhǎng)為可以放入人體內(nèi)的組織。它將重建人體缺失的身體部位，比如鼻子或耳朵的一部分，而且最終可以重建更大的部位，諸如骨骼、肌肉和血管等?！痹撫t(yī)院的Iain Whitaker教授說。他表示，研究一旦成功，直接植入3D打印的產(chǎn)品后，將在兩個(gè)月內(nèi)將生成新的身體部位，甚至不需要從患者身體切下來壞器官再進(jìn)行植入，這樣眾多不可治愈的疾病將有望得到治療。

以3D生物打印耳朵為例，美國(guó)康奈爾大學(xué)的生物工程師們使用一副孩童耳朵的3D掃描圖，在SolidWorks計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）程序的幫助下，設(shè)計(jì)出一個(gè)由七部分組成的模型，并分別打印出這些部分；隨后將一種高密度的凝膠灌入該模型內(nèi)，并在15分鐘后將得到的“耳朵”移出并在細(xì)胞培養(yǎng)皿中培育，3個(gè)月后，這個(gè)培養(yǎng)出來的“耳朵”將可以取代原來耳朵。

北京大學(xué)第三醫(yī)院今年6月15日宣布，利用金屬3D打印技術(shù)，用6個(gè)半小時(shí)左右時(shí)間為患有脊索瘤的袁先生成功植入世界首個(gè)金屬3D打印定制19厘米長(zhǎng)的人造脊椎，以替代此前被徹底切除的5節(jié)脊椎?；颊咝g(shù)后生命體征平穩(wěn)，出血量很少。

金屬3D打印定制的人造脊椎。

“成功裝上人工脊椎的患者，今后可以與常人一樣工作和生活?！?D打印人工椎體（金屬3D打印人體植入物的統(tǒng)稱）研究團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人劉忠軍說。今年5月，國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理總局批準(zhǔn)注冊(cè)了中國(guó)首個(gè)金屬3D打印人體植入物——人工椎體。他還解釋人工椎體的特殊之處在于能被制成海綿狀的微孔結(jié)構(gòu)，類似人體骨頭中的骨小梁（即骨皮質(zhì)在松質(zhì)骨內(nèi)的延伸部分）。有了這種“骨小梁”，相鄰正常脊椎的骨細(xì)胞可以長(zhǎng)入其中，最終實(shí)現(xiàn)骨融合。

3D生物打印與金屬打印的打印原理在本質(zhì)上相同，不同之處在于，生物打印機(jī)的不同之處在于使用了生物材料，在其中可以復(fù)合細(xì)胞、生長(zhǎng)因子等活性成分，逐層構(gòu)建活體組織。

據(jù)中國(guó)國(guó)家計(jì)生委2014年統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)平均每年需要器官移植的患者達(dá)30萬(wàn)名以上，但能完成器官移植的不及1/30。每天有20名等待中的患者因未能及時(shí)得到器官亡故。

2015年3D打印人工椎體研究團(tuán)隊(duì)曾研制出3D打印人工髖關(guān)節(jié)產(chǎn)品。目前，中國(guó)經(jīng)批準(zhǔn)注冊(cè)的3D打印人體植入物產(chǎn)品僅人工脊椎和人工髖關(guān)節(jié)兩個(gè)。

真實(shí)的人體髖關(guān)節(jié)與3D打印髖關(guān)節(jié)的對(duì)比。

在研發(fā)這款產(chǎn)品之前，一套國(guó)產(chǎn)的人工髖關(guān)節(jié)需要2萬(wàn)元左右，普通的進(jìn)口人工髖關(guān)節(jié)在3萬(wàn)-4萬(wàn)元，目前一般3D打印人工髖關(guān)節(jié)的價(jià)格是1.5萬(wàn)左右，而且患者可以使用20年。