试想一下,你身上的某个器官或者组织出现了状况,这时候,医院用3D生物打印机打印出一个全新的器官移植到你体内,就像换掉一个机器上的老旧零件一样简单……借助于科技的发展,这个以前只能出现在科幻小说和电影中的场景,已经不是天方夜谭。
“精准手术”
3D打印组织模型
去年年底,广州市妇女儿童医疗中心接到了一名小病人小谢。医院口腔外科副主任陈亦阳诊断,小谢患有“皮埃尔罗宾综合征”,这是一种先天颌骨畸形导致的罕见疾病,孩子往往很难喂养,需要尽快做手术。
“我们需要切开骨头,把它拉伸,让它长回正常的位置。在哪里切开(截骨的位置),需要拉到什么程度(角度和距离)都有精确的要求。”陈亦阳说。
陈亦阳团队联系了一家骨科重点实验室,对方用生物3D打印技术制作出了小谢的颌骨模型,医生们在模型上先进行了一次“模拟手术”。
由于之前已经操练过一次,手术精度得到极大提高,手术时间也从两个小时压缩到了不到一个小时之内完成。做完手术之后,小谢恢复正常。
“3D打印技术在提高手术精准度、便捷度、可预测性等方面的优势越来越显著。”陈亦阳说。
初步实现
3D生物打印体内植入物
清华大学生物制造中心教授、国家“千人计划”专家徐弢介绍,3D生物打印的应用主要有三个阶段:体外手术模型、打印可用于植入人体的类器官和组织以及利用细胞打印出活性器官和组织。
他说,包括广州市妇女儿童医疗中心等在内的多家国内医院正逐步推广使用的,即属于第一类。有利于术前规划、辅助病人了解病情以及医疗培训,极大造福了病人。
第二个阶段是打印体内植入物。利用3D生物打印技术可以打印出具备良好生物相容性的人体组织,而使用的材料是关键难题。根据目标部位的差异,有些材料要求不降解,成为永久植入物,而部分材料则要求可以降解,跟人体组织相互发生作用,促进组织再生。
国际上,2013年,美国FDA批准了全球首个3D生物打印颅骨植入物产品。
什么时候
我们能用上打印器官
徐弢表示,利用细胞打印出活性器官和组织,才是现代意义上的3D生物打印,能够真正实现“快速成型”。
捷诺飞生物科技有限公司董事长、杭州电子科技大学的徐铭恩团队自主研发出一台生物材料3D打印机,已在这台打印机上成功打印出较小比例的人类耳朵软骨组织、肝脏单元等。“目前打印出来的活细胞存活时间最长为4个月。”徐铭恩说。
而徐弢的团队,也用心肌细胞和生物材料模拟打印了动物心脏;将羊水中提取出来的干细胞进行3D打印,并加入骨系分化因子,获得了活性骨组织。
专家们也提醒,实验室成功不等于产业化成功。据估算,一个不含细胞的用于组织修复的3D打印产品从研发到上市,大致需要5年到6年时间。而含活细胞的3D打印产品,因尚有诸多技术难题待突破,还不能估计上市时间。
《经济参考报》2017.3.24