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丽水网 - 来源:丽水网-丽水日报  2017-12-18 03:14:04
〖作者:记者 钟根清 通讯员 兰玲 余丽美 | 编辑:莫晓鸿 | 责任编辑:胡蕴韵〗

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原标题:厉害了3D打印技术!可定制关节、骨头,还能创造膀胱、血管

新华网杭州5月27日电(记者余靖静)在整个3D打印产业中,生物3D打印技术一直处于金字塔尖的位置。生物3D打印技术如何改善人类健康?医生与工程师该如何合作?5月下旬在杭州举行的第二届Regenovo生物3D打印学术高峰论坛上,多位科学家进行了探讨。

临床应用集中于骨科与创伤修复

据科学家们介绍,目前生物3D打印技术在临床上的应用,主要集中在骨科与创伤修复等领域。

中国工程院院士戴尅戎说,3D打印技术可对四肢所有关节、骨头进行定制。他所带领的团队已为数百位病人制作出个体化的骨关节修复假体。在3D打印的模型上进行假体的模拟安装,不断修改,直到符合病人的需要,大大提高疗效与安全性。

“利用新一代的生物3D打印机,我们现在能直接在体外构建含有汗腺的组织工程皮肤。”中国工程院院士付小兵说。他带领的团队对一位严重烧伤的患者进行了约10年的随访,证明再生汗腺仍然具有正常的发汗功能,没有不良反应。

而在基础研究阶段,科学家们通过生物3D打印技术已经成功创造出功能性膀胱、血管等,有待临床研究。

大连医科大学附属第一医院副院长刘晶介绍说,有科学家探索打印膝盖半月板,他们利用可降解塑料支架,以及蛋白质生长系统,让支架在不同阶段释放不同点生长因子,以“吸引”人体自身的干细胞,诱导其行成半月板组织。“这些基础研究成果迫切需要临床试验的验证。”刘晶说。

亟待新材料与新设备的研发

据介绍,目前生物3D打印出来的人体结构或组织,虽然具备外形或拥有部分力学性能的特点,但尚未具备完整的新陈代谢、解毒、造尿等器官功能。科学家们认为,在未来,随着生物材料的研发,加上生物3D打印装备的开发,会使3D打印具有功能的组织器官得到发展。

戴尅戎说,3D技术的关键之一在于生物材料,因为人的组织不同,当各种细胞赖以生存附着的材料都能被打印时,才能满足不同需求,

刘晶说,成功的生物3D打印,需要保证细胞的活性、细胞能和原有的组织保持同样的形态,并实现它组织功能的特征。

“目前,生物3D打印材料,正从无生物相容性材料、生物相容性材料,可降解生物相容性材料向打印专用生物材料方向发展。”杭州电子科技大学教授徐铭恩说。

清华大学教授危岩带领的团队设计出了一种智能响应性高分子材料,有着热、电、光、pH、金属离子与氧化还原剂等六种响应模式,兼具自修复、智能响应、形状记忆等多种功能,被称为“多功能材料之王”。

台湾大学教授徐善慧说,要打印器官,尤其是肾脏、肝脏这种大型组织,血管网络的形成是非常重要的一个瓶颈。她认为,面向生物3D打印墨水的研发,天然高分子生物相容性好,合成高分子有易于成型的优点,需将两者优势结合起来。

另一方面,关于生物3D打印设备,徐铭恩认为,将从非专用设备、专用设备向高通量、集成化专用装备方向发展。

“细胞3D打印的最求的最高精度,是实现单细胞的打印。”徐铭恩说,他们团队曾用光镊的技术捕捉细胞,将其运送到相应的位置上去,但光束对细胞的损伤较大,未来会尝试使用声波镊技术。

徐铭恩说,目前打印装备的打印精度越高也意味着制造速度较慢,他提出高通量集成化生物3D打印的概念,目前正与团队一起向这个方向发展,打印喷头可以兼容多种打印原理并多通道协同,实现大批量打印医疗制品。

医工结合是发展必经之路

与会的科学家们都认为,生物3D打印涉及生命科学、医学、材料等学科、需要具备系统技术基础,需要医工合作、多学科交叉,一起推动这一新技术的发展。

“结合了组织工程技术的生物打印是生物3D打印技术的未来方向。”戴尅戎说,医生与工程师的合作,是医学发展必经之路,这有赖于生物材料、干细胞、组织培养等多学科的合作与突破。

徐铭恩认为,目前生物3D打印在临床转化中,需要解决四个关键问题:难以批量打印品质稳定的医疗制品;缺少与打印技术精准匹配的生物墨水;打印模型对组织功能仿生重建效果差;打印组织成制品缺乏医疗评价与控制标准。

刘晶建议,要推动3D生物打印产品进入临床研究,需要具有较强的医疗、教学和科研综合能力,并依法获得相关机构资格的三级甲等医院,与企业或院所共建医研企新型协作联盟联合研发平台,双方建立联合实验室,设立临床研究横向攻关课题。

作者:余靖静来源新华网)

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