3D打印新應用：修復身體
3D技術(shù)的隆重登場，或?qū)獒t(yī)學界的研究人員帶來新的材料和技術(shù)手段，未來我們手術(shù)室也將變得不像手術(shù)室，用“打印工作室來”來說明更為貼切。
依靠打印技術(shù)來救治病人，聽起來似乎有點不靠譜，但最近蘇格蘭Heriot-Watt 大學一個研究小組將它變成了現(xiàn)實。
研究人員使用裝載著控制閥的細胞打印機制造出利于干細胞培養(yǎng)的材料，簡單而言，就是制造了一個全新的干細胞“營養(yǎng)房”，從人體中提取的干細胞在這種特殊材料中繁殖的速度會優(yōu)于傳統(tǒng)的培養(yǎng)方法。
從理論上來看，如果這些細胞的繁殖速度足夠快的話，充足的干細胞還可轉(zhuǎn)變?yōu)槿梭w內(nèi)各種不同類型肌肉組織或者內(nèi)臟器官，能夠為眾多苦苦等待捐獻器官的病患者解決眉燃之急。
有觀點認為，有了3D打印技術(shù)，未來科學家們再也不需要在動物身上培養(yǎng)各種干細胞，也不需要為器官短缺的問題再感到無計可施了。事實上，近年醫(yī)學界在3D打印技術(shù)上的各種應用已取得不錯的成績，以下就為大家介紹幾款“領(lǐng)先應用”，3D打印技術(shù)的威力有多大，不妨來先來圍觀一下。
治療人體老化脊椎
美國康奈爾大學的科學家研究小組在利用3D打印技術(shù)造出人造耳朵之后，這支由 Lawrence J. Bonassar 博士領(lǐng)導的研究小組最近又帶來一則喜訊：3D 打印技術(shù)將可以助你修復退化的脊椎間盤，美國30萬脊椎病人將會受惠于這項技術(shù)。
據(jù)Bonassar博士介紹，這項治療人體脊椎的3D手術(shù)，需要配備一臺3D打印機頭和掃描儀，打印機將在病人脊椎間盤特定位置精準打印出“字符串”般的干細胞，干細胞就會按照預先設(shè)定的“生物編程”自行分裂生長，依靠干細胞的自我填充能力將幫助病人形成全新的脊椎間盤組織，數(shù)周后患者就可以重新“板直腰骨”走路了。
事實上，這項技術(shù)設(shè)想離我們并不遙遠。該技術(shù)早已經(jīng)在 100 多只老鼠身上實驗成功。Bonassar 博士表示，即使在如脊髓病變這種極端的例子，3D打印技術(shù)也有辦法解決，將會根據(jù)不同病人的需要創(chuàng)造出全新的脊椎間盤。相對而言，雖然替換脊椎比修復脊椎對人體更具有侵入性，但無論如何，這兩種方法對脊椎病人來說都要優(yōu)與以往定型手術(shù)。
Bonasser博士同時指出，從早前FDA沒有通過3D打印人頭骨蓋的技術(shù)申請可以估計到，這項技術(shù)有可能觸犯美國食品和藥物管理局的規(guī)定，他希望憑借這項研究能夠幫助更多有需要的患者。
耳朵移植更方便
每個人的耳朵都不盡相同，移植一直并不比頭骨移植容易得多，往往需要更長的時間準備材料，這一直是眾多外科醫(yī)生頭痛的問題之一。
上文提到，這款3D打印耳朵也是Lawrence J. Bonassar博士領(lǐng)導的研究小組的研究成果，無論是時間上還是材料定型上，他們利用3D打印技術(shù)制造的人造耳朵都較以往有了突破。
據(jù)介紹，在打印這些耳模時，需要借助一種可以注入膠原蛋白和活細胞的凝膠，三個月之后，更換軟骨膠原后的耳膜和傳統(tǒng)人造耳朵甚至人耳幾乎沒差別，“3D技術(shù)使得換耳手術(shù)變得更為方便和簡單了。” Bonassar博士評論道。
打印腎臟和動脈網(wǎng)絡(luò)并不遙遠
早在2011年，外科醫(yī)生安東尼·阿塔拉在TED演講會上就概述了未來我們可以通過三維技術(shù)打印出腎臟以及其他內(nèi)臟器官的暢想，盡管這項技術(shù)仍在進一步完善中，也有很多質(zhì)疑的聲音，但目前醫(yī)學界的學者們對此一直報以很高的期待。
據(jù)安東尼·阿塔拉介紹，這項技術(shù)需要通過X射線掃描病人身體數(shù)據(jù)，然后把數(shù)據(jù)上傳到打印機，大約需要7個小時就可以打印一個人造的腎臟，解決器官資源短缺的問題指日可待。
他表示，再生醫(yī)學的難題在過去二年來未能完全解決，皆因為再生材料的選擇和干細胞體外培養(yǎng)問題沒有還找到完美的辦法，3D打印技術(shù)在這兩個問題上將會帶來一些突破，我們對它的期望很高。阿塔拉目前在致力于開發(fā)30多種不同的可打印器官組織，如何讓這款3D打印的腎臟更能適配人體環(huán)境是他的重要課題之一。
眾所周知，再生醫(yī)學也不是什么新概念，大半個世紀以來，醫(yī)學界的精英們一直在積極把各種可再生材料搬上臨床應用，以幫助人類解決器官資源短缺的問題，如在動物身上培養(yǎng)干細胞等等。體外培養(yǎng)干細胞和血管網(wǎng)絡(luò)建造也是醫(yī)學界數(shù)十年來醫(yī)學成果，其中攻克動脈血管的建造至今仍是醫(yī)學家們著力解決的難題之一。
2012年麻省理工學院巴蒂亞教授的研究團隊率先成功通過3D打印機打印了一個基礎(chǔ)動脈網(wǎng)絡(luò)，據(jù)介紹，這項打印技術(shù)的關(guān)鍵是對血管中空結(jié)構(gòu)的處理。
巴蒂亞教授和她的團隊設(shè)計一個“簡單”的解決方案，先構(gòu)建一個堅實的外層結(jié)構(gòu)，但中心層由可溶解物質(zhì)如蔗糖、葡萄糖等混合物填充，以此解決空心結(jié)構(gòu)的問題。這款打印出來動脈血管可以正常接收來氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)，目前這些3D動脈血管已在巴蒂亞教授的指導下進行臨床實驗。
值得注意的是，以上“打印器官、打印動脈”這些概念得以實現(xiàn)，少不了一款神奇的“生物墨水，這些年來，愛荷華州立大學的Ozbolat教授領(lǐng)導的研究小組努力研究的就是這種神奇的“墨水”，他表示，這些一對一的器官生物墨水對人類所需要的再生材料的形成有至關(guān)重要的作用。
目前，Ozbolat教授的團隊正致力于研究一個對葡萄糖敏感的胰腺打印器官。“這類器官既可以在實驗室繼續(xù)生長，又可以適應體內(nèi)環(huán)境并幫助調(diào)節(jié)血液的葡萄糖濃度，對糖尿病患者有很大的幫助。”
艾瑪們的魔法武器
當然了，不是所有的3D技術(shù)都要用到很驚人的科學元素。艾瑪今年5歲，但從出生開始就不幸患上關(guān)節(jié)攣縮疾病，需借助假肢的力量才可以移動身體。
艾瑪年輕的身體長得快，頻繁更換假肢讓她的父母里感到吃力，事實上，艾瑪?shù)募僦?jīng)常也被摔壞。最近她的醫(yī)生為她配備一副全新的神奇的“3D打印武器”，可伸縮的流動性裝置讓艾瑪從此擺脫了生硬假肢的束縛，也無需要頻繁更換假肢了。
為艾瑪提供魔法武器的Stratasys公司，也率先將3D技術(shù)引入牙科治療，為病人提供更快更精準的牙齒治療。鑲嵌假牙的傳統(tǒng)方法首先用凝膠填滿病人的口腔，為了取得精準的牙模。這個過程常常讓病人感到難受和痛苦。有了3D打印掃描技術(shù)，醫(yī)生只需要對病人的口腔簡單掃描就可獲得病人口腔所有的數(shù)據(jù)，既方便又準確。
Stratasys公司負責人表示，按照傳統(tǒng)的方法，牙模從實驗室出來到你的手上至少需要一周的時間，借助3D技術(shù)，未來病人可能第二天就能拿到牙模，甚至有可能是掃描之后的1小時內(nèi)。專家指出，這項技術(shù)操作很方便簡易，普及到小社區(qū)的醫(yī)院將會讓更多居民受益。
3D技術(shù)的隆重登場，或?qū)獒t(yī)學界的研究人員帶來新的材料和技術(shù)手段，未來我們手術(shù)室也將變得不像手術(shù)室，用“打印工作室來”來說明更為貼切?，F(xiàn)實和理想之間有多遠，3D技術(shù)到底能多大程度造福人類。我們耐心等等看吧。
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