医学3D打印太逆天了！身体零件随时更换的时代终于要来了？
解螺旋公众号·陪伴你科研的第2557天
在通常的概念里，3d打印主要出现在房屋机械制造、机器人和模型的加急定制与儿童玩具。价格低廉的3D打印笔只需要20多元人民币，现在不少文具店里就有得卖。它似乎离我们生活很近，离医疗很远。但实际上科学家与研究人员希望3d打印无所不能，从看得到的体积庞大的房屋桥梁到肉眼看不到的细胞培养、药物释放都能够参与或影响其生产制造过程。或许你曾经听在新闻报道里说过科学家试图利用3d打印技术重建皮肤，也曾在科幻小说中见过快速构建人体缺失组织器官的治疗仪。在大多数人的印象里将3D打印技术用于医学临床治疗依然属于科学幻想，可想而不可及。但实际上近期在3d打印在医学领域使用的研究接连取得新突破，或许在未来的10-20年时间内，在临床上应用中我们就能使用到由3D打印制造的产品。4月26日，美国宾夕法尼亚州立大学的研究人员宣布已在大鼠模型上成功完成对直径6毫米全厚度皮肤与骨骼孔洞的修复。此项技术旨在研发新的针对颅面部皮肤和骨骼的修复技术。此项技术的突破在于它是一次性修复骨骼与皮肤，同时重建整个缺损，对软组织和硬组织完成修复。该技术在对创伤进行修复时，先完成创伤最深处骨骼打印，然后替换材料打印一个仿骨膜的屏障层，对应实际中的组织层，最后是对真皮层与表皮层完成印刷。目前实验人员可以在5分钟内完成对骨骼和软组织的打印，并且在4周时间内对50多只大鼠完成该修复试验，且软组织的闭合度均为100%，6周的骨骼闭合率为80%。实验人员接下来将会完成组织层打印时血管的添加，且在更大的实验动物上继续推进研究。5月3日，英国东英吉利大学的研究人员宣布发明一种3D方法，可在高度多孔的结构中进行药物的3D打印，可用于调节药物从赋形剂中释放到人体的速率。该方法可以实现药物的精准计量和个性化的药物组合。5月4日，加拿大阿尔伯塔大学医学与牙科学院的研究人员发现了一种将3D生物打印技术与细胞培育相结合的方法来制造可具有功能性的外科用定制鼻软骨的方法。同一天华盛顿州立大学的研究人员也宣布研发了一种新材料可通过3D打印方法为不同细胞生长提供不同机械特性的基质，为治疗所需的组织培养提供物理基础。在5月4日和5月5日，美国物理联合会均报道了在其旗下杂志Applied Physics Reviews发表的关于3D与4D打印可应用于医疗领域的新技术。其中来自韩国成均馆大学的研发团队制作了设计了一种可诱导血管生成的仿生支架，意图解决脊柱融合术临床效果差的问题。该仿生支架是由胶原蛋白和羟基磷灰石组合而成的微通道支架。因该支架具有单向变形特性，属于4D打印。这种支架已在小鼠模型上成功诱导血管生成。另一篇由来自伊朗、墨西哥、美国的科学家合作完成了有利于细胞形成组织的机械性支架。该3D打印支架可引导细胞在增殖过程中有序排列形成组织，有助于最终引导形成仿生组织，例如骨骼肌、肌腱、韧带。目前已在肌肉组织培养中实现其功能设想。目前东英吉利大学的3D打印药物控释技术正在进行对复杂药物组合的推进，而由阿尔伯塔大学主持的3D生物打印鼻软骨技术仍在继续其长期实验以观察软骨是否能维持其特性。如实验顺利，有望在2-3年后开始临床实验。如果当前实验中的3D生物打印技术在不远的真的可以用于现实，未来的医生们可以使用3D打印对创口进行修补，缝合变得可有可无，创口的愈合时间大大缩短。3D打印的骨骼、软骨可以直接用于置换手术，病人不需要再开一刀拆西墙补东墙。至于让医生们头疼的支架问题，3D打印的个性化定制支架，统一价格标准，最佳适配。至于3D打印的细胞培养支架其实意在推进符合伦理标准的体外器官培养，或许未来真有一天我们可以用上来自自身体细胞培养的器官。
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