近年來,隨著技術的發展,3D打印已率先在醫療領域獲得應用上的突破。這主要因為(wei) 醫療行業(ye) (尤其是修複性醫學領域)個(ge) 性定製化需求顯著,鮮有標準的量化生產(chan) ,而個(ge) 性化、小批量和高精度恰是3D打印技術的優(you) 勢所在。
目前,3D打印在醫療生物行業(ye) 的應用主要包括三個(ge) 方麵:
(1)體(ti) 外醫療器械製造——無需生物相容的材料
體(ti) 外醫療器械包括醫療模型、醫療器械——如假肢、助聽器、齒科手術模板等。根據美國組織AmputeeCoalition的統計,目前美國正有約200萬(wan) 人使用3D打印假肢。
(2)個(ge) 性化永久植入物
對人體(ti) 身體(ti) 部位的複製是高度定製化的產(chan) 品,通過3D打印,這些部件可以與(yu) 身體(ti) 完全契合,與(yu) 身體(ti) 融為(wei) 一體(ti) 。以骨骼為(wei) 例,當人體(ti) 的某塊骨骼需要置換,可掃描對稱的骨骼,再打印出相應的骨骼,最後通過手術植入人體(ti) 內(nei) 。
在國內(nei) ,3D打印“骨骼”技術已經於(yu) 2013年被正式批準進入臨(lin) 床觀察階段。目前,北京大學第三醫院骨科專(zhuan) 家劉忠軍(jun) 教授帶領的團隊在征得病人同意後,已有近40位患者植入了3D打印出的“骨骼”。該院在脊柱及關(guan) 節外科領域研發出3D打印脊柱外科植入物,其中頸椎椎間融合器、頸椎人工椎體(ti) 及人工髖關(guan) 節三個(ge) 產(chan) 品已經進入臨(lin) 床觀察階段。這種3D打印的假骨有助將周邊的骨頭吸引過來,使人體(ti) 骨骼和植入物結合起來,促進患者康複。到目前,使用3D打印骨骼的患者恢複情況非常好,在很短的時間內(nei) ,就可以看到骨細胞已經長進到打印骨骼的孔隙裏麵。
(3)細胞3D打印
細胞打印屬較為(wei) 前沿的研究領域,是一種基於(yu) 微滴沉積的技術——一層熱敏膠材料一層細胞逐層打印,熱敏膠材料溫度經過調控後會(hui) 降解,形成含有細胞的三維結構體(ti) 。
細胞打印能夠:
1)為(wei) 再生醫學、組織工程、幹細胞和癌症等生命科學和基礎醫學研究領域提供新的研究工具。
2)為(wei) 構建和修複組織器官提供新的臨(lin) 床醫學技術,推動外科修複整形、再生醫學和移植醫學的發展。
3)應用於(yu) 藥物篩選技術和藥物控釋技術,在藥物開發領域具有廣泛前景。
在這一領域領軍(jun) 的Organovo公司,已經成功研發打印出心肌組織,肺髒,動靜脈血管等。雖然目前這一技術的應用尚處於(yu) 試驗階段,但未來有望逐步應用於(yu) 器官移植手術中。
近日,Organovo公司宣稱用3D打印機完整打印一個(ge) 有正常生命機能的肝髒,為(wei) 肝髒移植患者提供幫助。公司先通過獨特的細胞3D打印技術,在細胞培養(yang) 基座中打印出肝髒所需的細胞組織,然後再在培養(yang) 皿中進行培養(yang) ,並生成正常形狀和機能的肝髒,然後便可以移植到人體(ti) 中,進行身體(ti) 解毒和排毒等正常代謝功能。不過,該肝髒的生命周期隻有40天左右。
對於(yu) 3D打印在醫學領域的應用,有人提出了一個(ge) “3D打印生命階梯”的預想,無生命的假肢位於(yu) 階梯的底層;中間是簡單的活性組織,如骨與(yu) 軟骨;簡單組織之上將是靜脈和皮膚;最靠近階梯頂層的將是複雜且關(guan) 鍵的器官,如心髒、肝髒和大腦;而生命階梯的頂層將是完整的生命單位。
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