军医谈3D生物打印:医学界的“造物主”

作者: admin 分类: 财经 发布时间: 2019-03-25 18:38

  作者简介:关鑫,解放军第306医院,生殖医学中心。  金刚狼是美国电影《X战警》中塑造的科幻角色,他全身钢铁的骨骼和快速再生的能力给大家留下了深刻的印象。如果有一天,人类也可以重生自身缺失或病变的组织器官,仿佛拥有了上帝之手,那么病痛和死亡带给人的恐惧将会烟消云散。2012年11月,苏格兰科学家利用人体细胞首次打印出人造肝脏组织,令这些曾经看似美好而疯狂的幻想变为现实。 据悉 目前,随着3D生物打印技术的深入发展,科学家已经能够制造出关节、肝脏、肾脏、耳朵、膀胱等多种器官组织,堪称是医学界的造物主。那么,究竟什么是3D生物打印呢?  3D生物打印技术是以三维设计模型为基础,通过软件分层离散和数控成型的方法,以打印的形式成型细胞等生物材料。简而言之,就是将患者病变部位进行扫描成像后转换为3D模板,利用特殊的生物材料生物墨汁打印出活体细胞,在体外培养出仿生器官或活体组织后再植入体内。  可以说,3D生物打印技术的出现大大拓宽了医学领域的未来,为医学治疗的精细化、个性化、微创化提供优秀且便捷的解决方案。它的优势主要体现在以下几个方面:  第一,量身定制,完美契合。在骨科等外科手术中,经常要植入假体进行恢复治疗。但假体常与手术部位的形态拟合较差,需要反复尝试,从而加重了局部创伤,延长手术时间。而3D生物打印技术可以量体裁衣,在手术前制造出匹配患者的植入体,提高治疗的安全率和成功率。这种优势还可应用在体外医学模型的制造方面。来自美国的科学家和医生们便打印出耳鼻、膀胱等器官,用于人类器官的完美替代。  第二,提供可移植器官。据统计,我国每年150万器官衰竭的患者中仅有1万余人能够得到器官移植,更多的人则是在等待中离世。2003年,美国科学家提出用3D生物打印技术获取移植器官,成为人们关注的焦点。2012年2月,医生们在美国俄亥俄州的男孩Kaiba Gionfriddo的喉咙里植入了3D打印的人工气管,成功治愈了他的先天气管缺陷,成为国际上首个成功移植3D打印器官的病例。目前,3D打印可以提供人造内耳、皮肤等多种结构相对简单的器官用于移植,而那些结构复杂的、血管化的组织则还需要临床上进一步研究和验证。  第三,个性化的药物制造。利用3D打印技术制造的活性组织不仅可以用于移植,还能够逼真的表现人体对药物的反应,为整个制药行业带去福音。英国牛津大学的科学家们在《科学》(Science)杂志上发表的一篇论文表示,他们利用3D打印技术制造出了具有人体细胞功能的液滴,可以通过它们为人体投递新药。  虽然3D生物打印技术在全球医学范围内均得到广泛认可,但是仍然存在不少发展瓶颈。首先,打印所需的原材料有限,生物墨汁研发难度较高,这是因为医学上对材料的理化特性、组织相容性要求十分严格。其次,生物信息数据的采集和处理仍不到位,无法对复杂器官组织的信息进行全面分析、准确转化。最后,如何在打印后使器官完全行使功能并长久工作下去,这一问题也亟待解决。  有业内人士推测,3D生物打印技术在医学上广泛应用至少还需要5-10年的时间,未来仍有很长的路要走。不过,它已经为广大患者带来了无尽的希望,也必将成为未来医学的关键技术之一。

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