除了房子、汽車和飛機發(fā)動機 3D技術還可以打印人體器官

【中國包裝網訊】隨著3D打印技術的問世與成熟，其應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)療產業(yè)等行業(yè)，3D打印也開始應用于醫(yī)學領域。

美國康奈爾大學生物工程師胡迪·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胞來做原料，打印出和人體原來一樣的器官。

美國《大眾科學》統(tǒng)計了目前可以通過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，科學家需要對病人進行CT掃描得到患者身體的各個部位精確圖像數據；接著通過計算機軟件來分析結果，同時制作成出一張“產品圖”；再將其打印出后放到培養(yǎng)器中，以便細胞與細胞之間能互相“融合”；打印完畢后的組織結構可直接被植入患者體內，其中的細胞在生長因子的調控下，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。

據英國《每日郵報》報道，英國威爾士Morriston醫(yī)院的整形外科醫(yī)生們正在開發(fā)一種新的辦法：用患者自己的細胞來進行3D打印器官。“我們正在試圖使用人體細胞打印生物，并提供適當的環(huán)境和合適的時機，使它們成長為可以放入人體內的組織。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打印的產品后，將在兩個月內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，美國康奈爾大學的生物工程師們使用一副孩童耳朵的3D掃描圖，在SolidWorks計算機輔助設計（CAD）程序的幫助下，設計出一個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，并在15分鐘后將得到的“耳朵”移出并在細胞培養(yǎng)皿中培育，3個月后，這個培養(yǎng)出來的“耳朵”將可以取代原來耳朵。

北京大學第三醫(yī)院今年6月15日宣布，利用金屬3D打印技術，用6個半小時左右時間為患有脊索瘤的袁先生成功植入世界首個金屬3D打印定制19厘米長的人造脊椎，以替代此前被徹底切除的5節(jié)脊椎。患者術后生命體征平穩(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）研究團隊的負責人劉忠軍說。今年5月，國家食品藥品監(jiān)督管理總局批準注冊了中國首個金屬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構，類似人體骨頭中的骨小梁（即骨皮質在松質骨內的延伸部分）。有了這種“骨小梁”，相鄰正常脊椎的骨細胞可以長入其中，最終實現骨融合。

3D生物打印與金屬打印的打印原理在本質上相同，不同之處在于，生物打印機的不同之處在于使用了生物材料，在其中可以復合細胞、生長因子等活性成分，逐層構建活體組織。

據中國國家計生委2014年統(tǒng)計的數據顯示，中國平均每年需要器官移植的患者達30萬名以上，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得到器官亡故。

2015年3D打印人工椎體研究團隊曾研制出3D打印人工髖關節(jié)產品。目前，中國經批準注冊的3D打印人體植入物產品僅人工脊椎和人工髖關節(jié)兩個。

真實的人體髖關節(jié)與3D打印髖關節(jié)的對比。

在研發(fā)這款產品之前，一套國產的人工髖關節(jié)需要2萬元左右，普通的進口人工髖關節(jié)在3萬-4萬元，目前一般3D打印人工髖關節(jié)的價格是1.5萬左右，而且患者可以使用20年。