厲害了3D列印技術！可定製關節、骨頭，還能創造膀胱、血管

新華網杭州５月２７日電（記者余靖靜）在整個３Ｄ列印產業中，生物３Ｄ列印技術一直處於金字塔尖的位置。生物３Ｄ列印技術如何改善人類健康？醫生與工程師該如何合作？５月下旬在杭州舉行的第二屆Ｒｅｇｅｎｏｖｏ生物３Ｄ列印學術高峰論壇上，多位科學家進行了探討。

臨床應用集中於骨科與創傷修復

據科學家們介紹，目前生物３Ｄ列印技術在臨床上的應用，主要集中在骨科與創傷修復等領域。

中國工程院院士戴尅戎說，３Ｄ列印技術可對四肢所有關節、骨頭進行定製。他所帶領的團隊已為數百位病人製作出個體化的骨關節修復假體。在３Ｄ列印的模型上進行假體的模擬安裝，不斷修改，直到符合病人的需要，大大提高療效與安全性。

「利用新一代的生物３Ｄ印表機，我們現在能直接在體外構建含有汗腺的組織工程皮膚。」中國工程院院士付小兵說。他帶領的團隊對一位嚴重燒傷的患者進行了約１０年的隨訪，證明再生汗腺仍然具有正常的發汗功能，沒有不良反應。

而在基礎研究階段，科學家們通過生物３Ｄ列印技術已經成功創造出功能性膀胱、血管等，有待臨床研究。

大連醫科大學附屬第一醫院副院長劉晶介紹說，有科學家探索列印膝蓋半月板，他們利用可降解塑料支架，以及蛋白質生長系統，讓支架在不同階段釋放不同點生長因子，以「吸引」人體自身的幹細胞，誘導其行成半月板組織。「這些基礎研究成果迫切需要臨床試驗的驗證。」劉晶說。

亟待新材料與新設備的研發

據介紹，目前生物３Ｄ列印出來的人體結構或組織，雖然具備外形或擁有部分力學性能的特點，但尚未具備完整的新陳代謝、解毒、造尿等器官功能。科學家們認為，在未來，隨著生物材料的研發，加上生物３Ｄ列印裝備的開發，會使３Ｄ列印具有功能的組織器官得到發展。

戴尅戎說，３Ｄ技術的關鍵之一在於生物材料，因為人的組織不同，當各種細胞賴以生存附著的材料都能被列印時，才能滿足不同需求，

劉晶說，成功的生物３Ｄ列印，需要保證細胞的活性、細胞能和原有的組織保持同樣的形態，並實現它組織功能的特徵。

「目前，生物３Ｄ列印材料，正從無生物相容性材料、生物相容性材料，可降解生物相容性材料向列印專用生物材料方向發展。」杭州電子科技大學教授徐銘恩說。

清華大學教授危岩帶領的團隊設計出了一種智能響應性高分子材料，有著熱、電、光、ｐＨ、金屬離子與氧化還原劑等六種響應模式，兼具自修復、智能響應、形狀記憶等多種功能，被稱為「多功能材料之王」。

台灣大學教授徐善慧說，要列印器官，尤其是腎臟、肝臟這種大型組織，血管網路的形成是非常重要的一個瓶頸。她認為，面向生物３Ｄ列印墨水的研發，天然高分子生物相容性好，合成高分子有易於成型的優點，需將兩者優勢結合起來。

另一方面，關於生物３Ｄ列印設備，徐銘恩認為，將從非專用設備、專用設備向高通量、集成化專用裝備方向發展。

「細胞３Ｄ列印的最求的最高精度，是實現單細胞的列印。」徐銘恩說，他們團隊曾用光鑷的技術捕捉細胞，將其運送到相應的位置上去，但光束對細胞的損傷較大，未來會嘗試使用聲波鑷技術。

徐銘恩說，目前列印裝備的列印精度越高也意味著製造速度較慢，他提出高通量集成化生物３Ｄ列印的概念，目前正與團隊一起向這個方向發展，列印噴頭可以兼容多種列印原理並多通道協同，實現大批量列印醫療製品。

醫工結合是發展必經之路

與會的科學家們都認為，生物３Ｄ列印涉及生命科學、醫學、材料等學科、需要具備系統技術基礎，需要醫工合作、多學科交叉，一起推動這一新技術的發展。

「結合了組織工程技術的生物列印是生物３Ｄ列印技術的未來方向。」戴尅戎說，醫生與工程師的合作，是醫學發展必經之路，這有賴於生物材料、幹細胞、組織培養等多學科的合作與突破。

徐銘恩認為，目前生物３Ｄ列印在臨床轉化中，需要解決四個關鍵問題：難以批量列印品質穩定的醫療製品；缺少與列印技術精準匹配的生物墨水；列印模型對組織功能仿生重建效果差；列印組織成製品缺乏醫療評價與控制標準。

劉晶建議，要推動３Ｄ生物列印產品進入臨床研究，需要具有較強的醫療、教學和科研綜合能力，並依法獲得相關機構資格的三級甲等醫院，與企業或院所共建醫研企新型協作聯盟聯合研發平台，雙方建立聯合實驗室，設立臨床研究橫向攻關課題。

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