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，英國愛丁堡赫瑞瓦特大學(xué)3D打印出第一個人類胚胎干細胞；2014年，英國科研人員將3D打印技術(shù)用于人體癌變部位的精準(zhǔn)定位。。。。。。不可否認，3D打印正在醫(yī)療領(lǐng)域大放異彩，并成為人類下一個登頂計劃。
著有《3D打印:從想象到現(xiàn)實》一書的胡迪·利普森教授，將3D打印鏈分成了上、中、下三個階梯。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，用含細胞和生長因子的“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“人類的另一個登月項目”，很難但絕對值得一試。
據(jù)相關(guān)統(tǒng)計數(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，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，獲贈比例仍舊懸殊。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)的成功個體案例，將最終實現(xiàn)3D打印人體器官挽救生命，帶動醫(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)前瞻性研究以及個體實例的出現(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)想邁進了一步。
該項目由清華大學(xué)化學(xué)系的劉冬生課題組與英國瓦特大學(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)用于活細胞3D打印。水凝膠因具有高含水量以及類似細胞外基質(zhì)的特點，可同時滿足活細胞3D打印所要求的細胞相容性、力學(xué)強度、通透性、快速成型等苛刻條件，是3D組織打印和人工器官復(fù)制的首選基材。
得益于3D打印技術(shù)，愛荷華大學(xué)生物打印實驗室近期取得了一個重大突--直接打印生物組織。該研究團隊進行了大量的工作以尋找一個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行液體傳遞。此外，該研究團隊正在開發(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。
實際上，‘將活細胞與生物材料相結(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養(yǎng)物質(zhì)有效地傳遞給細胞。為此，研究團隊正致力于“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)才能進行下一步的發(fā)展。
如今，科學(xué)家們試圖攻克那些無法通過動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褂萌祟愖陨淼母杉毎?D打印植入物和生物合成神經(jīng)微組織結(jié)構(gòu)。
寫在最后：相較于國外，我國的3D打印技術(shù)則顯得相對落后，很多核心技術(shù)仍掌握在歐美發(fā)達國家手中。此外，雖然我國是鈦生產(chǎn)大國，但目前生產(chǎn)適用于3D打印鈦粉的企業(yè)，卻是寥寥無幾，國內(nèi)醫(yī)療所用3D打印機與打印材料要依賴進口。
此外，行政審批難也是一大問題。在第十二屆全國人大三次會議北京代表團開放日上，人大代表、北京大學(xué)第三醫(yī)院骨科主任劉忠軍表示，我國很多自主科研成果因行政審批難以致走向市場困難，待審批批準(zhǔn)后，國外同類產(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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