3D打印机『织』出人体器官

3D打印机『织』出人体器官

▲研究人员进行3D生物打印血管体内植入实验(图/搜狐新闻)

试想一下，假如你身上的某个器官或组织出现了状况，你正担心能否找到稀缺的捐献器官，这时医院用3D生物打印机打印出一个全新的器官，并移植到你的体内，就像换掉机器上一个老旧零件般简单……近日，美国的一家公司就开发出了全球第一款人类组织3D打印机器人“BioAssembly-Bot”，不仅能制造生物医学材料，甚至还可以制造人类器官。

借助科技的发展，原本以前只能出现在科幻电影中的场景，也许不再是天方夜谭。

3D生物打印技术分四个层次

河北科技大学机械工程学院副院长杨光教授介绍，3D生物打印就是一种以计算机三维模型为基础，通过软件分层离散和逐层数控成型的方法，定位装配各类可用于生物体的材料或活细胞，制造人工植入支架、组织器官等生物医学产品。

和常规的3D打印技术不同，目前最前沿的3D生物打印是一种跨学科、跨领域的新型再生医学工程技术。

“3D生物打印人体器官是生物3D打印的最高层次。”杨光解释道，3D生物打印在材料、方式和目标等方面与一般物品的3D打印都有显著区别。它要求最终产物能生长并植入生命体，所采用的材料是用来作为细胞生长支架的水凝胶和各类生长细胞，打印方式也比较少。

“根据打印材料、生物学性能和应用情况，3D生物打印技术可分为四个层次，而离人体越近，应用难度越大。”杨光表示。

第一层次是体外应用，也就是如手术导板和外固定物这类体外模型、辅具的打印，它们可用于制造个性化体外器官模型，帮助医生进行手术规划、假肢设计等。因无需放置在身体内部，所以这类打印对材料的生物相容性要求不高。

“随后科学家开始探寻离人体更近一步的第二层次打印技术，即可植入体内的各类器械和假体，使用的材料具有良好的生物相容性。”杨光解释道，这类打印产物的代表是各种骨替代物、关节、种植体、内固定物等，材料主要有陶瓷、钛合金等。

第三层次打印的是可降解的植入物，材料具有优良的生物相容性、生物活性，可以降解并被人体吸收，还可帮助细胞、神经等组织生长，目前主要用来制造植入人体内的组织支架。

最接近人体的第四层次则是器官的打印，即直接以活性细胞、蛋白或其他细胞的基质为材料，来打印出仿生的细胞三维结构

部分“活”器官已成功打印

而活体组织、器官的打印需要特殊的材料。“过程很像做葱油饼，不同的是做葱油饼需要铺一层面粉铺一层葱铺一层芝麻，打印组织和器官则是把材料、细胞、生长因子一层一层撒上去，最终变成肝脏、心脏、血管等。”杨光表示，3D生物打印技术具有快速性、准确性及个性化定制的特点，在医疗卫生领域有着广阔的应用前景，近年来已逐渐成为各国科学家关注的焦点。

仅2016年以来，研究人员已经打印出卵巢、软骨、血管等“活”器官，有的还在动物身上移植成功。

软骨是位于关节和脊椎之间的一种柔软的结缔组织，这种组织受到损伤之后很难修复。2016年5月，来自伦敦帝国理工学院的研究人员利用3D生物打印技术打印出一种特定结构，并利用这一结构来促进软骨细胞在关节内形成和生长。不过该技术仍处在实验室测试阶段，如何通过手术植入人体，还有待进一步研究。

我国在3D生物打印技术领域也没有落后。2016年12月，中组部首批“千人计划”国家特聘专家康裕建教授团队成功实现将3D生物打印的血管植入恒河猴体内。目前该研究团队已完成30只恒河猴3D生物打印血管体内植入实验，实验动物术后存活率为100%。

除此之外，科学家们还3D打印出耳朵、骨头和肌肉组织，甚至还用心肌细胞和生物材料模拟打印出了动物心脏。

前景虽好但不能任意使用

体，使其在接近人体内的三维环境里生长。

国家食品药品监督管理总局注册认证的3D打印人工椎体研究团队负责人、北京大学第三医院骨科主任刘忠军等专家认为，3D打印在现阶段属于新兴技术，目前世界各国在3D打印医疗科技创新产品的研发领域处于同一平台高度。

3D打印作为一个跨学科的新兴领域，在医疗上的应用不仅涉及医学，还可能涉及化学、物理、计算机、自动化等学科，目前还需要更充分地融合。到目前为止，在3D打印器官方面，出现了很多“半成功”案例。之所以说“半成功”，是因为它们大多数无法正常工作，或者仅仅只能存活几天时间。

3D打印技术在医疗领域的初步应用已颠覆了人们对现有医疗的认识，不少国家也投入大量人力物力发展该技术在医疗领域的应用，但医疗安全不可忽视。目前3D打印产品主要为应用于人体或长期植入人体的辅助工具，打印材料有塑料类、金属类及生物材料等多种，一旦应用失当，可能危及患者生命，造成医疗事故。北京工业大学激光工程学院教授陈继民表示，目前的医疗行业应用到3D打印的仅仅是“皮毛”，误差风险依然存在。中国工程院院士戴尅戎说：“3D打印应用于医学还只是开始，在发展过程中要非常小心，做好监管工作，不能轻易打印出个东西就往身上装。3D打印的前景无比美好，但我们不能任意使用。”

此外，多位业内专家提出，3D打印科技创新产品制作工艺较新，目前尚缺乏相应评估标准，传统评审模式难以对其作出科学、客观、合理的评价，这些因素使3D打印医疗科技创新产品在审批过程中遇到严重阻碍。有专家提出，要成立专门机构，审批3D打印医疗科技创新产品。（据河北日报、北京日报）

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