3D打印人體器官離我們有多遠(yuǎn)
科學(xué)家在實驗室打印出了耳、鼻、心臟、肝臟和膀胱，而等待肝臟、腎臟等人體器官移植的患者占總數(shù)的90%以上，很多人在等待中病逝。在推動醫(yī)療水平實現(xiàn)質(zhì)的飛躍上，3D生物打印被寄予厚望。3D打印人體器官離我們到底還有多遠(yuǎn)？新華社記者在2014世界3D技術(shù)產(chǎn)業(yè)大會上進(jìn)行了調(diào)查。
醫(yī)療已應(yīng)用3D打印技術(shù)只是“皮毛”
北京工業(yè)大學(xué)激光工程學(xué)院教授陳繼民說，3D打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用可分為三個層次，離人體越近的應(yīng)用難度越大，離人體遠(yuǎn)一點的相對簡單，比較容易實現(xiàn)。第一層是人體外應(yīng)用。例如，利用3D打印機(jī)可將CT、MR的二維圖像生成三維圖像和模型，大夫分析病情時更直觀，也能幫助他們術(shù)前分析和規(guī)劃，降低手術(shù)風(fēng)險。
**總醫(yī)院全軍骨科研究所副主任彭江說，如果做S型的脊柱側(cè)彎手術(shù)，可以利用3D打印機(jī)打印一個模型，分析問題能糾正到什么程度。3D打印技術(shù)應(yīng)用于手術(shù)指導(dǎo)很早就有了，技術(shù)上比較成熟，產(chǎn)品審批也相對簡單，因此靠市場自身推廣作用就可以了。但軟組織模型只能用于培訓(xùn)和手術(shù)預(yù)演，做手術(shù)要看具體情況。
陳繼民說，第二層離人體更進(jìn)一步，是一些醫(yī)療輔助工具。例如，種植牙時為了種得比較準(zhǔn)確，可以利用3D打印技術(shù)將患者的牙齒模型打印出來，先用計算機(jī)模擬種牙的位置、角度和深度，再打印出“導(dǎo)板”,有了“導(dǎo)板”牙齒就能非常準(zhǔn)確地植進(jìn)去。
“第三層，即植入人體內(nèi)的組織、支架、骨骼和器官，這一層的應(yīng)用就需要很高的技術(shù)含量，就目前來說距應(yīng)用還有一定的距離。”陳繼民說。
記者采訪了解到，目前醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用3D打印技術(shù)除了用于術(shù)前指導(dǎo)，比較常見的還有在骨折治療中訂制個性化鋼板。這并不能起到避免排異的效果，只是鋼板形狀更好，方向更匹配，更好固定。醫(yī)療輔助工具和人體組織、器官的3D打印技術(shù)應(yīng)用，還在臨床試驗或基礎(chǔ)研究階段，醫(yī)療已應(yīng)用3D打印技術(shù)僅是“皮毛”.
部分業(yè)內(nèi)專家指出，如果說3D打印技術(shù)是***，那3D生物打印技術(shù)就是***上的明珠，而且市場潛力巨大。美國每年治療人體組織缺損或壞死的手術(shù)達(dá)800萬臺，折合費(fèi)用4000億美元。
3D打印人體器官應(yīng)用難在何處？
美國德雷塞爾大學(xué)教授、中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副理事長周功耀說：“我在上世紀(jì)90年代就開始接觸3D生物打印，發(fā)展了幾十年，至今尚未到3D打印器官移植的階段，這是因為生命無小事。3D打印耳朵、膀胱和心臟等都是在實驗室里，在植入人體前還要做大量實驗、積累并分析大量的數(shù)據(jù)，不斷改進(jìn)，要做的事情還很多很多。”
周功耀認(rèn)為，3D打印的部分器官等可能在已知科學(xué)范疇內(nèi)沒有問題，但生物技術(shù)領(lǐng)域還有很多人類不掌握、沒有探究到的信息。即使人工器官在體外功能正常，一旦植入體內(nèi)，是否能運(yùn)作、是否產(chǎn)生毒素以及有哪些副作用都不得而知。
“人體系統(tǒng)非常復(fù)雜，萬不得已，不能用有限技術(shù)制成的器官去對接無限復(fù)雜的人體系統(tǒng)。生命是第一大事，也是3D生物打印發(fā)展的第一大困難。”周功耀說，“但3D生物打印的一些前瞻性研究和個體實例出現(xiàn)是好事，將最終促成技術(shù)和產(chǎn)品的成功。”
記者了解到，在骨科醫(yī)療領(lǐng)域，3D打印技術(shù)用于顱骨修復(fù)已經(jīng)實現(xiàn)，而且部分醫(yī)院臨床實踐獲得成功，但3D打印人工關(guān)節(jié)還存在技術(shù)瓶頸。
北京大學(xué)第三醫(yī)院教授余家闊說，3D打印在人工關(guān)節(jié)領(lǐng)域有巨大的市場潛力，我國每年膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)就有8萬臺至10萬臺。3D打印人工關(guān)節(jié)需要耐磨度高、結(jié)實、表面光潔度高，達(dá)到這些要求最亟須突破的就是以超高分子量聚乙烯為原料的3D打印技術(shù)。
記者了解到，超高分子量聚乙烯是一種具有優(yōu)異綜合性能的熱塑性工程塑料，用于人工關(guān)節(jié)中間。這種材料耐磨性好，對上下兩層金屬起到承上啟下的作用，但其熔點高、黏度大，因此3D打印技術(shù)門檻較高。
3D打印人體器官還要等多久？
周功耀表示，利用細(xì)胞3D打印技術(shù)進(jìn)行器官移植一般有兩種方式。以肝臟為例，一種是先將患者肝臟形狀掃描下來，用生物材料做成支架放入體內(nèi)，再將細(xì)胞植入上去，體內(nèi)環(huán)境和營養(yǎng)液充足的情況下，長出肝臟；另一種是在體外直接打印肝臟，直接移植到患者體內(nèi)。第二種更為科學(xué)和理想一些，但還有很長的路要走，保守估計需要20年至30年。
“醫(yī)療領(lǐng)域的3D打印技術(shù)應(yīng)用是很好的發(fā)展方向，在發(fā)展過程中可能會出現(xiàn)奇跡，促使其大踏步前進(jìn)，縮短應(yīng)用周期。但人命關(guān)天，不可操之過急，要將研究、實驗等工作做扎實。”周功耀說。
有業(yè)內(nèi)專家指出，在3D打印人體器官研究上，不妨先從器官的營養(yǎng)支持系統(tǒng)做起。因為器官的營養(yǎng)吸收和排泄正是其在體內(nèi)逐漸修復(fù)、適應(yīng)和代替舊器官的過程，如果能先構(gòu)建和研究清楚器官的支持系統(tǒng)，將降低器官植入人體后的排異反應(yīng)和相關(guān)風(fēng)險。
此外，細(xì)胞過于“嬌嫩”的特性是3D生物打印的一大技術(shù)難點。一位業(yè)內(nèi)專家建議，可先將細(xì)胞構(gòu)建為組織，變成直徑200微米的微球，再利用3D打印機(jī)打印時，單個“細(xì)胞”被保護(hù)了起來，它不再那么“嬌嫩”,可降低受環(huán)境影響而死亡的可能性。
斯洛文尼亞馬里博爾大學(xué)教授德斯溫斯克認(rèn)為，3D生物打印應(yīng)盡快開展機(jī)械、軟件、生物和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的跨學(xué)科研究與合作。
彭江表示，二三十年后，3D打印器官技術(shù)真正成熟時，3D打印器官移植一定是高端消費(fèi)，因為整個研發(fā)、細(xì)胞培養(yǎng)等一系列的成本非常高。等到實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)時，成本會有所降低。另外，要降低成本就一定要拿到原創(chuàng)性的核心技術(shù)，模仿沒有出路。
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