3D打印人体器官离我们有多远？
科学家在实验室打印出了耳朵、鼻子、心脏、肝脏和膀胱，而等待肝脏、肾脏等人体器官移植的患者占总数的９０％以上，很多人在等待中病逝。在推动医疗水平实现质的飞跃上，３Ｄ生物打印被寄予厚望。３Ｄ打印人体器官离我们到底还有多远？新华社记者在２０１４世界３Ｄ技术产业大会上进行了调查。 医疗已应用３Ｄ打印技术只是“皮毛” 北京工业大学激光工程学院教授陈继民说，３Ｄ打印技术在医疗领域应用可分为三个层次，离人体越近的应用难度越大，离人体远一点的相对简单，比较容易实现。第一层是人体外应用。例如，利用３Ｄ打印机可将ＣＴ、ＭＲ的二维图像生成三维图像和模型，大夫分析病情时更直观，也能帮助他们术前分析和规划，降低手术风险。 解放军总医院全军骨科研究所副主任彭江说，如果做Ｓ型的脊柱侧弯手术，可以利用３Ｄ打印机打印一个模型，分析问题能纠正到什么程度。３Ｄ打印技术应用于手术指导很早就有了，技术上比较成熟，产品审批也相对简单，因此靠市场自身推广作用就可以了。但软组织模型只能用于培训和手术预演，做手术要看具体情况。 陈继民说，第二层离人体更近一步，是一些医疗辅助工具。例如，种植牙时为了种得比较准确，可以利用３Ｄ打印技术将患者的牙齿模型打印出来，先用计算机模拟种牙的位置、角度和深度，再打印出“导板”，有了“导板”牙齿就能非常准确地植进去。 “第三层，即植入人体内的组织、支架、骨骼和器官，这一层的应用就需要很高的技术含量，就目前来说距应用还有一定的距离。”陈继民说。 记者采访了解到，目前医疗领域应用３Ｄ打印技术除了用于术前指导，比较常见的还有在骨折治疗中订制个性化钢板。这并不能起到避免排异的效果，只是钢板形状更好，方向更匹配，更好固定。医疗辅助工具和人体组织、器官的３Ｄ打印技术应用，还在临床试验或基础研究阶段，医疗已应用３Ｄ打印技术仅是“皮毛”。 部分业内专家指出，如果说３Ｄ打印技术是皇冠，那３Ｄ生物打印技术就是皇冠上的明珠，而且市场潜力巨大。美国每年治疗人体组织缺损或坏死的手术达８００万台，折合费用４０００亿美元。 ３Ｄ打印人体器官应用难在何处？ 美国德雷塞尔大学教授、中国３Ｄ打印技术产业联盟副理事长周功耀说：“我在上世纪９０年代就开始接触３Ｄ生物打印，发展了几十年，至今尚未到３Ｄ打印器官移植的阶段，这是因为生命无小事。３Ｄ打印耳朵、膀胱和心脏等都是在实验室里，在植入人体前还要做大量实验、积累并分析大量的数据，不断改进，要做的事情还很多很多。” 周功耀认为，３Ｄ打印的部分器官等可能在已知科学范畴内没有问题，但生物技术领域还有很多人类不掌握、没有探究到的信息。即使人工器官在体外功能正常，一旦植入体内，是否能运作、是否产生毒素以及有哪些副作用都不得而知。 “人体系统非常复杂，万不得已，不能用有限技术制成的器官去对接无限复杂的人体系统。生命是第一大事，也是３Ｄ生物打印发展的第一大困难。”周功耀说，“但３Ｄ生物打印的一些前瞻性研究和个体实例出现是好事，将最终促成技术和产品的成功。” 记者了解到，在骨科医疗领域，３Ｄ打印技术用于颅骨修复已经实现，而且部分医院临床实践获得成功，但３Ｄ打印人工关节还存在技术瓶颈。 北京大学第三医院教授余家阔说，３Ｄ打印在人工关节领域有巨大的市场潜力，我国每年膝关节置换手术就有８万台至１０万台。３Ｄ打印人工关节需要耐磨度高、结实、表面光洁度高，达到这些要求最亟须突破的就是以超高分子量聚乙烯为原料的３Ｄ打印技术。 记者了解到，超高分子量聚乙烯是一种具有优异综合性能的热塑性工程塑料，用于人工关节中间。这种材料耐磨性好，对上下两层金属起到承上启下的作用，但其熔点高、黏度大，因此３Ｄ打印技术门槛较高。 ３Ｄ打印人体器官还要等多久？ 周功耀表示，利用细胞３Ｄ打印技术进行器官移植一般有两种方式。以肝脏为例，一种是先将患者肝脏形状扫描下来，用生物材料做成支架放入体内，再将细胞植入上去，体内环境和营养液充足的情况下，长出肝脏；另一种是在体外直接打印肝脏，直接移植到患者体内。第二种更为科学和理想一些，但还有很长的路要走，保守估计需要２０年至３０年。 “医疗领域的３Ｄ打印技术应用是很好的发展方向，在发展过程中可能会出现奇迹，促使其大踏步前进，缩短应用周期。但人命关天，不可操之过急，要将研究、实验等工作做扎实。”周功耀说。 有业内专家指出，在３Ｄ打印人体器官研究上，不妨先从器官的营养支持系统做起。因为器官的营养吸收和排泄正是其在体内逐渐修复、适应和代替旧器官的过程，如果能先构建和研究清楚器官的支持系统，将降低器官植入人体后的排异反应和相关风险。 此外，细胞过于“娇嫩”的特性是３Ｄ生物打印的一大技术难点。一位业内专家建议，可先将细胞构建为组织，变成直径２００微米的微球，再利用３Ｄ打印机打印时，单个“细胞”被保护了起来，它不再那么“娇嫩”，可降低受环境影响而死亡的可能性。 斯洛文尼亚马里博尔大学教授德斯温斯克认为，３Ｄ生物打印应尽快开展机械、软件、生物和医学领域的跨学科研究与合作。 彭江表示，二三十年后，３Ｄ打印器官技术真正成熟时，３Ｄ打印器官移植一定是高端消费，因为整个研发、细胞培养等一系列的成本非常高。等到实现规模化生产时，成本会有所降低。另外，要降低成本就一定要拿到原创性的核心技术，模仿没有出路。 |
