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医用3D打印:人类另一个登月计划

发布时间: 2015-01-28 17:50 来源: 生物谷 作者: 网络 点击: 我要评论 条评论)

2012年2月,密歇根大学附属C.S.莫特儿童医院的医疗队接收了一名患有极端罕见的先天性气管支气管软化症的小男孩Kaiba Gionfiddo。密歇根大学医学院根据CT影像利用3D打印机打印了一个气管支架植入其体内,7天后撤离呼吸机自主呼吸。这是全世界首个3D打印技术应用于临床的案例。

2013年2月,英国爱丁堡赫瑞瓦特大学研究人员使用3D打印出了世界上第一个3D打印人类胚胎干细胞。该团队使用了一种经特殊设计的"医瓣膜为基础"的打印机。这种打印机装有的"生物墨水"内含有实验室培养出的人类胚胎干细胞。

2014年12月,英国的一群科学家开发出了3D打印应用于医学的一项新功能,将其用于创建身体癌变部位的个性化复制模型,借此帮助医生更加精准地定位肿瘤。

......

在医疗界,3D 打印仿佛成为了一种流行,学校、实验室、初创公司纷纷亲睐这项技术。3D 打印之所以在医疗界大放异彩,是因为它能因人制宜、就地制作、不限数量、节约成本,正好能满足个体化、精准化医疗的需求。

康奈尔大学机械工程与计算机科学技术教授胡迪·利普森提出了一个“3D打印生命阶梯”概念,这也恰好符合了目前3D打印技术在医疗领域的应用。阶梯底层是“无生命的假肢”,即无需留在体内的医疗器械,包括医疗模型、诊疗器械、康复辅具、假肢等;中层是"简单的活性组织如骨骼与软骨",即个性化永久植入物,使用钛合金、生物陶瓷和高分子聚合物等材料通过3D打印骨骼、软骨、关节、牙齿等产品,通过手术植入人体;再往上是静脉和皮肤;靠近阶梯顶层的是复杂且关键的器官,如心脏、肝脏和大脑,这也是目前科学家正在攻克的主要领域--3D生物打印,即使用含细胞和生长因子的"生物墨水",结合其他材料层层打印出产品,经体外和体内培育,形成有生理功能的组织结构。一旦这项技术成功,有望解决全球面临的移植组织或器官不足的难题,并能消除器官排斥和免疫抑制带来的问题;最后,生命阶梯的顶层将是完整的生命单位---也许有一天将会是具备完整功能的人造生命形式。

然而,理性来看,医疗领域的3D 打印—这项被哈佛材料学家珍妮佛·刘易斯称之为人类另一个登月项目的世纪性突破仍然有很多瓶颈待解决。

以3D打印器官为例,成功的再造器官至少由数十亿、不同类型的活细胞构成,如何在实验室条件维持细胞的结构形态,如何为器官提供营养...这些都是实验室的研究人员需要攻克的难题。另一方面,3D打印目前在医疗界成功的应用案例仅为个例,距离大规模产业化应用还需要探索,且3D打印成本高昂,对于推广其应用也带来了一定的阻力。

与欧美国家相比,我国的3D打印技术还处于起步阶段。一方面由于目前国内技术相对较落后,核心技术掌握在欧美发达国家手中;另一方面,尽管中国是钛生产大国,但是目前专门生产适用于3D打印钛粉的企业极少,企业生产积极性也不高,我国医疗行业使用的3D打印机和金属打印材料多数依赖进口。

中国著名骨科专家戴尅戎认为,加强我国3D打印在医疗领域的应用需要从以下几点出发:一要鼓励发展拥有自主知识产权的3D打印机和专用配套材料,二是加强计算机辅助设计人才的培养,三是政策上的支持,比如鼓励使用并推广这项新技术,同时严控质量,包括完善医疗器械监督管理条例,加强行业管理和规范,鼓励创新和临床转化。他表示,现有的医疗器械管理条例于2000年开始执行,当时并无涉及3D打印的规定,这势必会影响3D打印技术更好的为病人服务,值得引起更大的关注,以上议题即将在2015医用新材料与3D打印论坛进行深入探讨。

尽管3D打印在医疗领域的普及仍面临诸多问题需要解决,但就像刘易斯说的:“3D打印器官是人类另一个登月项目,很难,但绝对值得一试”。

2015医用新材料与3D打印论坛以“交叉 前沿 新时代”为主题,通过汇聚国内知名的科学家、工程师和企业家,为生物医用材料在基础科学、技术和应用等方面提供优秀的交流和讨论的平台,就医用新材料和3D打印相关领域的新方法、新发现,以及进一步发展的重点,特别是成果转化等进行交流和研讨。

本次论坛设有专题报告、小组讨论、头脑风暴、讲听互动、名片交换、项目路演和展台展示等多种形式,思想、观点的碰撞将为专家在医用新材料领域中提供不同的视角、崭新的思路。

(责任编辑:admin)
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