未來

生物打印是未來挑戰(zhàn)

打印人工器官不是夢

從器官復(fù)制品模型到個性化的金屬植入物，3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛，技術(shù)也不斷“升級”。但是，目前醫(yī)學(xué)3D打印的產(chǎn)品仍處在無生命階段，比如定制化假肢、牙齒、手術(shù)模型、骨科植入物等，在國際標準上，任何植入物的使用壽命只有20年，這也意味著，骨科病人在植入金屬3D打印的植入物20年后，還需要進行二次手術(shù)再植入。那么，組織器官等有生命的3D打印產(chǎn)品又什么時候會出現(xiàn)呢？

深圳市精準醫(yī)療協(xié)會副會長、深圳德智達科技有限公司首席執(zhí)行官劉春告訴記者，目前使用PEEK（聚醚醚酮）、金屬等非活性組織材料打印的牙齒、手術(shù)模型，骨科植入物等醫(yī)療器械都屬于“初級階梯”，而打印血管、軟骨組織這類單一的活體組織屬于“中級階梯”，3D打印的人工肝臟、心臟等人工器官則屬于“頂級階梯”。后面兩個階段屬于生物3D打印階段，目前還處于科學(xué)研究階段。

“從全球范圍來看，我國的醫(yī)學(xué)3D打印跟國外幾乎同步，個別的領(lǐng)域可能還要超過他們?！壁w小文說，但是有一個問題，中國的生物3D打印技術(shù)由于基礎(chǔ)研究比較薄弱，包括在這方面的知識產(chǎn)權(quán)比較少，這將阻礙我國生物3D打印技術(shù)的發(fā)展。

“無論是3D打印血管、軟骨組織，還是肝臟、心臟，其核心是人體組織器官結(jié)構(gòu)形態(tài)及功能的解析和重建，這是生物3D打印的關(guān)鍵。”趙小文說。在構(gòu)建一個組織的時候，首先要知道這種組織所使用的材料是什么，或者是有什么樣生物可降解的材料，植入人體以后，它能夠保證器官的生長，同時能在身體里面保證這種相容性，與其他的組織之間的相互關(guān)系能保持得非常融洽，同時它又能降解，比如說降解成水被人體充分吸收等。

在構(gòu)建的時候必須先對組織和器官有清晰的解析。比如說要做一個有活性的骨骼，人體從頭到腳的骨骼結(jié)構(gòu)其實是不一樣的，有些是防止外界的撞擊，起到對內(nèi)部組織的保護，有些需要產(chǎn)生血細胞、紅細胞等。由于它的功能不一樣，骨從頭到腳的結(jié)構(gòu)也是不一樣的，它的細胞組織也是不一樣的。了解了人體的從頭到腳骨骼的結(jié)構(gòu)以后，就要想辦法把它構(gòu)建出來，仿生出來，為細胞在里面的生長創(chuàng)造一個良好的條件，這樣細胞才能在里面進行擴增、代謝、遷移，然后生成相關(guān)的組織。然后3D打印出來的東西，在體外進行培養(yǎng)后，再植入人體以后，細胞繼續(xù)生長，這種結(jié)構(gòu)在滿足細胞生長的前提下，會一步一步地降解，修復(fù)人體內(nèi)缺損的骨骼，并與體內(nèi)骨骼融合在一起。

生物3D打印技術(shù)，在人工組織、器官培養(yǎng)過程中更多承擔(dān)了三維形狀的構(gòu)建，即讓人體細胞按照預(yù)先設(shè)計好的形狀來生長。因此人造器官、組織的發(fā)展更大程度上取決于用量化的數(shù)據(jù)來解析和構(gòu)建人體組織器官，只有解析和構(gòu)建好的人體組織器官的結(jié)構(gòu)形態(tài)和功能，才能“激活”組織和器官。而恰恰這一點，是目前我國基礎(chǔ)研究的薄弱環(huán)節(jié)?！昂芏嗳擞X得是生物材料會影響組織和器官的打印，事實上，目前市場上現(xiàn)有材料和設(shè)備已經(jīng)滿足生物3D打印技術(shù)，瓶頸不在于材料，而在于對具體的組織器官沒有量化?！壁w小文說，要推動深圳生物3D打印的發(fā)展，必須要加快生物技術(shù)的基礎(chǔ)研究，補足科研短板。

培育3D打印器官是取代捐獻器官移植的另一重要方法，其之所以久久未能實現(xiàn)植入人體的零的突破，一方面是由于基礎(chǔ)研究和技術(shù)不夠成熟，很多產(chǎn)品只模仿了結(jié)構(gòu)而不具備功能，另一方面便是未能解決排異問題，以及將產(chǎn)生的法律和倫理上的一些問題。在采訪中，幾位臨床和產(chǎn)業(yè)界人士都表示，3D打印“活”的組織和器官還有很長一段時間才能實現(xiàn)，不過，目前國內(nèi)外科學(xué)家們正在加快生物3D打印技術(shù)的研究。