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3D打印引发“医疗革命”想象

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hhorhh 发表于 2013-10-9 12:34:44 | 显示全部楼层 |阅读模式
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3D打印的“迷你肾”。 杭州电子科技大学生物制作工程研讨中心供图
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生物3D打印机“R egenovo”,它的著作有骨骼、血管、脂肪和肝安排等。
32岁的陕西汉中小伙子李韬阅历了一次格外的手术。在西安交大榜首隶属医院的手术室里,医生小心谨慎地将一块头骨“骨骼”植入他的头部。与平常的颅骨修补术不相同,这块“骨骼”是用3D打印机为李韬量“骨”定制的。
3D打印技能时下俨然变成生物医学范畴的“新宠”。骨骼打印在中国多家医院进入临床试验期间,杭州一台生物3D打印机在试验室里打印出了血管、脂肪、肝安排。将来的某天,它是否能按需打印出替代品替换被癌细胞侵吞的病变器官,或者是不断跳动的心脏?在达观的研讨者看来,至少需要15-20年。
量骨定做
3D打印的思维起源于19世纪末的美国,20世纪80年代以来得以开展。在中国,3D打印研讨已有约20年,这种通过电脑操控,能够把“打印资料”一层层叠加起来的技能在近两年开端盛行。
在本年5月末举行的世界3D打印技能产业大会上,研讨人员共享了3D打印的各种商品,服装、鞋子、首饰,乃至还有点心、肉类。荷兰一位工程师还计划用巨型的三维打印机来打印房子。
开始,3D打印在生物医学范畴被用于制作医疗模型,术前将体内病变的骨骼或器官打印出来,供医生和患者交流或拟定手术计划。如今它的制品现已成功进入人体。
8月17日,西安交通大学榜首隶属医院完结一例颅骨修补手术,所运用的植入物正是用高分子生物资料通过3D打印技能打印出来的。32岁的陕西汉中小伙子李韬变成榜首个吃螃蟹的患者。
2010年末,李韬骑摩托在村公路上行进时摔进2米多深沟,县医院当即施行手术将破碎的颅骨取出,并吩咐半年后做颅骨修补手术。“由于颅骨残缺,身体歪斜时,脑安排会从颅骨缺口处凸出来”,李韬说。
手术的主刀医生之一、西安交大一附院神经外科主任王茂德教授介绍说,以往的颅骨修补手术一般选用金属钛,而这次运用的是一种叫做聚醚醚酮(PEEK )的医用高分子生物资料。
“新资料比照传统钛网的优势在于,术后的印象查看中不会呈现伪影,利于后续病况的确诊。运用3D打印技能制作出的颅骨修补资料彻底符合患者生理解剖曲率,真实做到‘量身定制’”,王茂德说。因国外进口原资料贵重,定制这样一块“骨骼”需要8万-10万元人民币。
术后李韬感受头部偶然会俄然疼一下,但并不激烈,他“不太忧虑,下个月要回去做查看”。当前,西安交大一附院已为4位与李韬相似的患者植入了3D打印的生物资料“颅骨”,北京大学第三医院也通过媒体发布,至本年6月现已为40多名患者植入3D打印的“骨骼”。
西安交通大学机械制作体系工程国家重点试验室主任李涤尘教授,是国内最早研讨生物安排3D打印的科研人员之一。他通知记者,3D打印骨骼的资料还在不断研讨之中。如生物陶瓷资料,通过一两年时刻,能够在人体内渐渐降解,转成活性的骨安排,但它对比脆,力学功用不够好,放到动物体内做试验时简单决裂。并且“若是细胞长不进打印骨骼,它仍是活不了。”
李涤尘以为这些难题都有处理的能够。“用复合资料处理脆的难题,如镁合金或高分子资料,和陶瓷混合在一起,然后做成支架,这样功用会好一些。把陶瓷资料多孔布局做出来,能够让细胞往里头长。”他说,如今将陶瓷和金属复合用到临床上做一小块添补对比简单,难度在于做十几公分长的大段骨。
细胞打印
把细胞和基质资料,比方胶原,混合在一起,然后挤塑、堆积,进行细胞打印,这是3D打印在骨安排外,另一个更具难度的研讨方向。
“在当前的技能水平下,生物3D打印最老练的是人工骨的打印,国内尚处于临床试验研讨期间”,浙江大学细胞生物学研讨所所长李承继教授介绍,国外关于杂乱器官如人工耳、人工肾的打印,均处于模型与试验室期间,尚无临床运用。国内能够打印脂肪、肝小叶等正常安排,但也处于试验室期间。
在本年5月末举行的世界3D打印技能产业大会上,杭州电子科技大学生物制作工程研讨中心主任徐铭恩教授展现了一个刚刚打印出来的肝单元布局。
3个月后,徐铭恩团队初次向外界展现了一台名为“Regenovo”的生物3D打印机,这台彻底面向医学范畴需要制作的打印机撑持活细胞打印,对外发布的细胞存活率是90%,全无菌打印规划,并撑持从-5℃到260℃熔融的生物资料打印。
“R egenovo”上半部看起来像一台缝纫机,下半部是一个方形的“盒子”。作业时,“缝纫机”上一根细细的相似缝衣针的喷头,鄙人半部的盒子里,前后左右移动,将富含活细胞的水凝胶一层一层堆叠成电脑为它设定的立体形状,骨骼、血管、脂肪和肝安排都曾是它的著作。
徐铭恩介绍,在当前的试验中,打印出的肝单元能够检测到其具有解毒、代谢以及有些的排泄功用,但还没有检测到排泄胆汁的功用。而一些成骨的试验则在小白鼠身上取得了成功。此外,打印的肝单元、脂肪和肿瘤等安排,在体外药物挑选和临床前试验中显现了杰出的运用远景。
可是,这台设备离打印出能够植入人体的器官还很远。徐铭恩说,“R egenovo”打印出的肝单元比人体正常的大5倍左右,精度仍需进步。
李涤尘估量,3D打印肝如想移植进人体,还需要十多年的尽力,“难度很大,疑问许多,比方做出来的肝安排黏糊糊像果冻相同,没有力学功用,放到体内能够一挤就变形了,别的细胞在体内,有基质资料能够给它供应养分,能活三五天,但若是血管不能长入,细胞没有养分供应,仍是要凋亡。最大难点在于细胞如何与人体的循环体系树立联系。”
李涤尘介绍,细胞打印当前在国外最合适做的即是药品试验、病理试验,比方在体外模仿培育一个肝安排,检测不相同药物与它的效果联系。
走向临床
作为时下国内最抢手的科技概念之一,能够疾速精确定制杂乱形状实体的3D打印技能,在生物范畴引发了“医疗革新”的热心幻想,徐铭恩教授却不无忧虑,“咱们所做的这些研讨,带给大众期望,但也期望大家能科学理性对待。咱们等待这项技能的开展能够稳步前进,而不是在大起后大落”。
3D打印在生物医疗范畴运用的研讨者们不断提示,3D打印疾速、小批量,个性化定制上比传统有优势,但大规模出产本钱高,速度慢,在从定制化商品走向大规模临床运用,尚存在各种妨碍。
从事3D打印研讨近20年的李涤尘以为:“3D打印格外合适生物医疗,国外的开展数据显现它有非常好的远景,也是将来医疗器械开展的方向。国内3D打印技能大概在培育人才和鼓舞运用上得到大力扶持。”
李涤尘介绍,早在2001年,中国就成功完结了世界上榜首例将3D打印技能用于颌面的修正,起步是对比早的,但当前国外定制化研讨渐渐走入临床,而中国现有的监管准则使得3D打印技能在生物医疗范畴走向运用面对许多艰难。
“与曩昔的批量制作商品不相同,3D打印技能出产的是定制化商品。曩昔批量出产的时分,批号请求下来,就能够大量出产,但这种批阅准则并不适用于3D打印定制化商品的出产”,李涤尘表明,“这并非不行操作,监管部门能够评价出产体系,若是规划、出产流程等都是合理,资料是取得同意的,资料的成分没变、生物功用没变,仅仅形状改变了,按道理这就能够出产,作为政府部门大概活跃应对新技能带来的出产形式的革新”。





浙江大学细胞生物学研讨所所长李承继以为,政府当前暂时短少针对性的拔擢方针,生物3D打印肿瘤安排,能够在不久的将来,为药物挑选和基因治疗供应新的载体和研讨路径,而血管的打印能够变成下一个成功运用事例。
阻止3D打印技能在医疗一线广泛运用的另一个要素关乎本钱。李涤尘介绍,当前市场上的3D打印设备,类型和功用不相同,报价从20万到600万元不等,整体来说对比贵重,多作为科研设备运用。当前许多大医院在引入,可是运用于临床,还需要不断下降设备和原资料本钱。
李承继则提示,生物3D打印将来的开展和运用,除了面对一系列的技能疑问,如器官细胞存活率、移植后机体免疫排挤等,相关于工业3D打印,它将来能够还要思考伦理学疑问。

横七竖八 发表于 2014-1-10 00:20:17 | 显示全部楼层
3d打印技术 商机 有没有??
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