2012年，密歇根大學(xué)附屬C.S.莫特兒童醫(yī)院將3D打印的氣管支架，成功的植入到患有先天性氣管支氣管軟化癥的Kaiba Gionfiddo體內(nèi)，成為世界首例3D打印技術(shù)醫(yī)用的臨床案例；2013年，英國(guó)愛丁堡赫瑞瓦特大學(xué)3D打印出第一個(gè)人類胚胎干細(xì)胞；2014年，英國(guó)科研人員將3D打印技術(shù)用于人體癌變部位的精準(zhǔn)定位。。。。。。不可否認(rèn)，3D打印正在醫(yī)療領(lǐng)域大放異彩，并成為人類下一個(gè)登頂計(jì)劃。
著有《3D打印:從想象到現(xiàn)實(shí)》一書的胡迪·利普森教授，將3D打印鏈分成了上、中、下三個(gè)階梯。例如醫(yī)療模型、診療器械、康復(fù)輔具、假肢等，無需留在體內(nèi)的醫(yī)療器械為底層；以鈦合金、生物陶瓷或高分子聚合物等為材料，3D打印制成的骨骼、軟骨、關(guān)節(jié)、牙齒、靜脈和皮膚等，最后通過手術(shù)植入人體的定制化永久植入物，即為中層。
至于階梯的頂層，則是更復(fù)雜更為關(guān)鍵的器官，例如心臟、肝臟和大腦，而這也目前科學(xué)界正在攻克的主要領(lǐng)域--3D生物打印，用含細(xì)胞和生長(zhǎng)因子的“生物墨水”，結(jié)合其他材料層層打印出產(chǎn)品，經(jīng)體外和體內(nèi)培育，形成有生理功能的組織結(jié)構(gòu)。對(duì)此，哈佛材料學(xué)家珍妮佛·劉易斯則理性的將醫(yī)用3D打印視為“人類的另一個(gè)登月項(xiàng)目”，很難但絕對(duì)值得一試。
據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)字顯示，目前約有90%的器官移植病人在等待與之匹配的腎臟。僅在美國(guó)，目前就有78837名病人等待著器官捐助，其中僅有3407名病人成功獲得器官捐贈(zèng)，獲贈(zèng)比例仍舊懸殊。隨著3D生物打印在一些前瞻性課題上的研究以及陸續(xù)出現(xiàn)的成功個(gè)體案例，將最終實(shí)現(xiàn)3D打印人體器官挽救生命，帶動(dòng)醫(yī)學(xué)大變革。
眾所周知，我們?nèi)梭w系統(tǒng)是非常復(fù)雜的，這也是3D生物打印發(fā)展難的一大原因，但隨著其相關(guān)前瞻性研究以及個(gè)體實(shí)例的出現(xiàn)，相信最終將促成技術(shù)與產(chǎn)品雙豐收。而近期的“DNA水凝膠”3D打印研究成果，從材料上又向目標(biāo)想邁進(jìn)了一步。
該項(xiàng)目由清華大學(xué)化學(xué)系的劉冬生課題組與英國(guó)瓦特大學(xué)Will Shu等共同合作，其研究成果DNA水凝膠材料已成功地應(yīng)用于活細(xì)胞3D打印。水凝膠因具有高含水量以及類似細(xì)胞外基質(zhì)的特點(diǎn)，可同時(shí)滿足活細(xì)胞3D打印所要求的細(xì)胞相容性、力學(xué)強(qiáng)度、通透性、快速成型等苛刻條件，是3D組織打印和人工器官?gòu)?fù)制的首選基材。
得益于3D打印技術(shù)，愛荷華大學(xué)生物打印實(shí)驗(yàn)室近期取得了一個(gè)重大突--直接打印生物組織。該研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了大量的工作以尋找一個(gè)能夠打印并可用的血管組織系統(tǒng)，并能在組織和器官之間進(jìn)行液體傳遞。此外，該研究團(tuán)隊(duì)正在開發(fā)的方法中還包括一種“從體系中除去廢物”的技術(shù)，是保證功能性組織和器官存活的關(guān)鍵因素。
實(shí)際上，‘將活細(xì)胞與生物材料相結(jié)合，制造出功能性的組織’這一概念早在20年前就已出現(xiàn)，而一直以來最大的障礙就是將營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有效地傳遞給細(xì)胞。為此，研究團(tuán)隊(duì)正致力于“功能性血管化組織和器官的生物打印”，用生物打印最終提供一種血管網(wǎng)，并將其整合到組織和器官的打印中去。唯有先將這些難題攻克，生物打印技術(shù)才能進(jìn)行下一步的發(fā)展。
如今，科學(xué)家們?cè)噲D攻克那些無法通過動(dòng)物研究來找到病因并治愈的疾病，例如精神上的疾病。因此，澳大利亞臥龍崗大學(xué)與墨爾本圣文森特醫(yī)院ACES的研究人員，研究通過干細(xì)胞3D打印出真正的腦組織，以徹底治愈各種腦部疾病及損傷。
未來七年的首要目標(biāo)就是利用人類干細(xì)胞制造出可用的3D神經(jīng)組織結(jié)構(gòu)。前期，3D打印組織將被用于研究某些神經(jīng)障礙或疾病產(chǎn)生的原因及影響，但最終3D打印腦組織將用于恢復(fù)大腦功能。未來，當(dāng)科研人員充分了解干細(xì)胞與特定材料之間的相互作用后，或?qū)⑹褂萌祟愖陨淼母杉?xì)胞3D打印植入物和生物合成神經(jīng)微組織結(jié)構(gòu)。
寫在最后：相較于國(guó)外，我國(guó)的3D打印技術(shù)則顯得相對(duì)落后，很多核心技術(shù)仍掌握在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家手中。此外，雖然我國(guó)是鈦生產(chǎn)大國(guó)，但目前生產(chǎn)適用于3D打印鈦粉的企業(yè)，卻是寥寥無幾，國(guó)內(nèi)醫(yī)療所用3D打印機(jī)與打印材料要依賴進(jìn)口。
此外，行政審批難也是一大問題。在第十二屆全國(guó)人大三次會(huì)議北京代表團(tuán)開放日上，人大代表、北京大學(xué)第三醫(yī)院骨科主任劉忠軍表示，我國(guó)很多自主科研成果因行政審批難以致走向市場(chǎng)困難，待審批批準(zhǔn)后，國(guó)外同類產(chǎn)品已經(jīng)大規(guī)模上市。因此，盡早建立起一套完善合理的相關(guān)條例，將為技術(shù)開發(fā)提供更有力的支持。
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