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3D打印在皮肤移植、骨科植入、制药等领域有哪些突破?

来源:火石创造 2017-12-15 17:40

 

可移植器官的短缺在全球范围内都仍然是一个大问题,即使在医疗水平较高和民众器官捐献意识较强的发达国家,器官移植供需都存在很大的缺口,很多患者在等待中走向死亡。

3D生物打印的横空出世无疑为这些原本只能在无尽的等待中等来死亡的患者带来了更大的希望,器官的快速定制和再造不再是科幻电影中天马行空的想象。早在2013年,美国《大众科学》网站的报道就指出了已经可以通过3D打印制造完成的人体器官:耳朵、肾脏、血管、皮肤和骨骼。

除在组织和器官移植方面的应用之外,3D打印技术近年来在药物缓控释等领域也有着快速的发展。本文将简单盘点近两年3D打印技术在医疗各领域的突破和应用案例。

骨科

2017年11月发表在《生物材料》上的文章显示,中科院深圳先进技术研究院生物医学与健康工程所秦岭教授团队的赖毓霄、王新峦等人采用先进的低温3D打印技术,开发了一种用于修复骨缺损或骨折的多孔支架材料,将具有促成骨活性的天然植物活性小分子淫羊藿苷均匀复合入多孔支架中,通过3D打印赋予此支架最理想的促成骨仿生结构(孔径300-500微米),实现了难治愈性骨缺损的骨修复治疗。

2017年11月24日,全球首例个体化3D打印钽金属垫块修复巨大骨缺损膝关节翻修手术在陆军军医大学西南医院关节外科完成。接受手术的是一位由于长期严重关节炎导致左膝关节缺损严重的84岁高龄老人,专家利用三维重建系统建立了患者的骨骼模型,并根据骨缺损状态3D打印重建出了骨骼模型,定制出了修补关节严重骨缺损的3D打印金属钽垫块。

2017年,FDA还批准了几款骨科植入产品,分别是美国医疗器械公司SI-BONE生产的首款骶髂关节3D打印植入物产品iFuse-3D?、OSSEUS公司生产的用于治疗退行性椎间盘疾病的颈椎融合器Gemini-C、美国脊椎器械制造商ChoiceSpine LP 公司生产的3D打印钛椎体植入物HAWKEYE Ti以及由Nexxt Spine公司生产的NEXXT MATRIXX 3D打印脊柱植入物。

皮肤

2017年11月16日,四川大学高分子材料工程国家重点实验室副主任夏和生在中意创新合作周成都站活动上介绍他们在硅橡胶3D打印上的最新研发成果。团队通过分子设计,合成了可热塑加工的自修复硅橡胶(PDMS)弹性体材料,可进行超细粉体化。在此基础上,川大与意大利国家研究委员会聚合物、复合材料和生物材料研究所合作,在世界上首次实现了硅橡胶的选择性激光烧结3D打印。在扫描仪上测量皮肤烧伤损伤面积,用3D打印硅橡胶材料量身定做一张“人工皮肤”,看起来跟真实皮肤一样,还能促进皮肤组织再生。

2017年12月2日,发表在《Science Advances》的论文中,现在科学家利用细菌创造了名为cellulose的医疗材料,能够在平面上繁殖生长。由于这种包含活菌的墨水可以通过3D打印方式打印,因此可以根据实际需求进行打印,由于这是一种天然材料,因此人类身体并不会产生排斥,所以未来在皮肤移植、生物传感器、移植和保护器官方面将会有重大用处。

2017年1月,中国化妆品企业伽蓝集团JALA成功利用3D生物打印生产出亚洲人皮肤,成为一家利用3D生物打印技术打印出亚洲人皮肤的企业。伽蓝集团凭借3D生物打印技术,只需要21天,就能打造出一块具有完整结构和功能的皮肤组织,包含真-表皮连接处、真皮和具有多层结构的表皮。

心血管

2016年12月,蓝光英诺利用3D打印技术制造的血管,在恒河猴身上取得了突破性的进展,该项成果对于干细胞技术和3D生物打印技术未来临床应用有着重大意义。早在2015年10月,蓝光英诺便已经发布了全球首创的3D生物血管打印机,齐参与的“国家863计划”3D生物打印血管项目也仅用了一年半就提前实现了重大技术突破。截至2017年6月30日,蓝光英诺已提交了专利申请89项(20项已获授权),获得软件着作权登记证书7项,商标证书103项。

2017年7月,瑞士科研人员借助3D打印技术,制造出了全球首个形状、大小和功能都与真人心脏高度相似的柔性心脏。这种人造心脏使用柔软硅胶材料,由3D打印和失蜡铸造技术制作而成,是一个内部结构复杂的硅胶整体,包含一个右心室和一个左心室,有一个额外腔室将两个心室隔开。这个腔室起着类似肌肉的功能,能像泵一样驱动血液进出心脏。但是现在这种人造心脏还处于测试阶段,可为相关研究提供新方向新思路,尚不能用于移植。

药物

早在2015年,FDA就批准了首个3D打印药物——SPRITAM(左乙拉西坦,levetiracetam)速溶片,用于和其他抗癫痫药物联合治疗成人或儿童患者的癫痫部分性发作、肌阵挛发作以及原发性全身癫痫发作。应用3D打印技术,能够突破传统药锭在剂量上的限制,使不同有效成分的药物剂量更加精确。

2017年11月,杭州经开区举行了“十三五”国家重点研发计划暨“面向活体器械的功能材料与高通量集成化生物3D打印技术开发”重点专项启动推进会,会上捷诺飞发布了我国第一台高通量集成化生物3D打印机“Bio-architectR X”,该打印机利用“离散制造微层析成像技术(MCT)”技术这一关键技术创新,不但推进了3D打印医疗器械、人工组织器官的临床转化进程,也为新药筛选提供了全新的解决方案,将推动中国新药创制与开发。(生物谷Bioon.com)

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