打印一個(gè)骨盆，打印一個(gè)腎臟

2012年，美國(guó)俄亥俄州，剛出生不久的小男孩凱巴患上了極其罕見(jiàn)的先天性支氣管軟化癥，氣管自行塌陷，無(wú)法自主呼吸，必須依賴氣管插管生活。密歇根大學(xué)醫(yī)學(xué)院的醫(yī)生和研究人員一再商討之后，搬出了救命的儀器：3D打印機(jī)。他們根據(jù)CT的3D成像，使用3D打印機(jī)用生物塑料材料打印了近百個(gè)氣管支架。在得到美國(guó)食品藥品管理局（FDA）的緊急批準(zhǔn)之后，給小凱巴移植了3D打印機(jī)打印出來(lái)的氣管支架。術(shù)后，小凱巴開(kāi)始了自主呼吸，7天后撤離呼吸機(jī)。數(shù)周后，小凱巴出院，再也沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)窒息的危險(xiǎn)。這個(gè)氣管支架用可以降解的材料做成，3年后即會(huì)被身體自行吸收，到那時(shí)，他的氣管也會(huì)發(fā)育成熟，不再需要支架了。

這是世界上首例用3D技術(shù)打印的氣管用于臨床。

科幻小說(shuō)

聽(tīng)起來(lái)像是科幻小說(shuō)。但是，想象一下，如果有一天，我們可以用打印機(jī)打印出肝臟、腎臟甚至心臟，是不是更像科幻小說(shuō)呢？

也許用不了幾年，這些就會(huì)成為現(xiàn)實(shí)。

在這個(gè)領(lǐng)域，歐美當(dāng)仁不讓，領(lǐng)先全球。2011年，北卡羅來(lái)納州的Wake Forest再生醫(yī)學(xué)研究所的Anthony Atala博士，在一次演講中展示了他們使用3D打印機(jī)打印出來(lái)的人體腎臟。他們將培養(yǎng)出來(lái)的腎臟細(xì)胞作為打印材料，一層層將細(xì)胞打印在提前做好的虛擬模型上。第一層是細(xì)胞，第二層是水凝膠，用來(lái)黏合固定細(xì)胞。然后一層層重復(fù)，直到整個(gè)腎臟打印出來(lái)。等到細(xì)胞存活了，水凝膠被降解，留下來(lái)的就只有細(xì)胞。這樣，細(xì)胞就會(huì)形成一個(gè)完整的器官結(jié)架。這個(gè)初期的腎臟再被移到培養(yǎng)器中，提供養(yǎng)分，促進(jìn)生長(zhǎng)。Atala博士的實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)觀察到這個(gè)初期腎臟模型產(chǎn)生了尿樣物質(zhì)，表示已經(jīng)有了部分腎臟功能。

2013年，瑞典的科研人員成功地利用3D打印技術(shù)打印出人工皮瓣，并且成功地生長(zhǎng)出血管。更驚人的是，他們第一次成功利用3D打印生成了淋巴管。這個(gè)皮瓣在大鼠身上成功植皮。這個(gè)突破性的進(jìn)展解決了人工皮瓣缺乏淋巴管無(wú)法存活的問(wèn)題。如果加上干細(xì)胞技術(shù)，不久的將來(lái)也許就可以很容易地進(jìn)行皮瓣移植了。對(duì)于燒傷病人來(lái)說(shuō)，這無(wú)疑是巨大的福音。

這個(gè)打印的腎臟和皮膚可能距真正臨床應(yīng)用于患者還很遙遠(yuǎn)，但是有一些技術(shù)已經(jīng)離臨床很近了。

2013年，康奈爾大學(xué)使用3D打印機(jī)打印出了世界上第一只人造耳朵。這樣做出來(lái)的耳朵形狀合適、外形美觀。他們相信，3年后就可以臨床運(yùn)用。

神奇的應(yīng)用

3D打印已經(jīng)廣泛用于臨床了。比如打印義齒，或者完美吻合的牙套。2012年，日本的Fasotec公司開(kāi)始提供母體中胎兒的3D打印模型，可以讓父母提前看到真實(shí)的孩子形象。華盛頓地區(qū)醫(yī)院使用3D打印機(jī)打印出患者的心臟模型，提供給心臟外科醫(yī)生術(shù)前實(shí)踐練習(xí)。

還有更多神奇的應(yīng)用出現(xiàn)在醫(yī)院里。

2011年，荷蘭一位83歲的女性因?yàn)楦腥臼チ讼骂M骨，而因?yàn)樗挲g太大不能進(jìn)行傳統(tǒng)整形手術(shù)。醫(yī)生與3D打印公司Layer Wise合作，用鈦粉作為打印材料，根據(jù)3D掃描的圖像，打印出一個(gè)完美的下頜骨，表面覆蓋生物陶瓷以避免身體排斥。移植到老人的下巴后，完美愈合。

更加神奇的事情發(fā)生在美國(guó)。2013年，美國(guó)康涅狄格州一名男子因?yàn)榻煌ㄊ鹿适チ?5%的頭蓋骨。傳統(tǒng)骨科苦無(wú)良策。幸運(yùn)的是，此時(shí)的3D打印技術(shù)已經(jīng)較為成熟。當(dāng)?shù)匾患?D打印公司伸出了援手。該公司擅長(zhǎng)生物打印技術(shù)。他們利用傷者原來(lái)的顱骨影像，使用3D打印技術(shù)，采用更加先進(jìn)的生物高分子聚合體材料打印出須要補(bǔ)缺的頭骨，形狀邊緣均完美吻合，甚至連顱骨孔都進(jìn)行了完美設(shè)計(jì)。2013年2月，通過(guò)FDA審批，于同年3月成功移植?；颊攉@得了一個(gè)新的頭顱，這在過(guò)去是無(wú)法想象的。

用細(xì)胞打印

3D打印技術(shù)不光使用工業(yè)材料打印模型用于臨床，真正使用細(xì)胞來(lái)打印的技術(shù)也已經(jīng)出現(xiàn)了。

2013年，愛(ài)丁堡的Heriot-Watt大學(xué)的研究人員發(fā)明了干細(xì)胞打印機(jī)。材料是存活的胚胎干細(xì)胞。這種打印機(jī)可以噴出大小均一的干細(xì)胞懸液，保證細(xì)胞在打印出來(lái)后仍然能夠存活。再在干細(xì)胞構(gòu)架上加入可以促使干細(xì)胞分化為各種需要的細(xì)胞的細(xì)胞因子，就可以隨心所欲地合成各種需要的人體器官了。

2013年12月，劍橋大學(xué)再生醫(yī)療研究所發(fā)表了一篇文章，稱歷史上第一次成功地使用大鼠視網(wǎng)膜的神經(jīng)節(jié)細(xì)胞和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞打印出三維結(jié)構(gòu)的人工視網(wǎng)膜。打印出來(lái)的人工視網(wǎng)膜細(xì)胞存活良好，并且開(kāi)始分裂生長(zhǎng)。

當(dāng)然，最終的目標(biāo)是打印出完整存活的器官以供移植所需。考慮到每年全球數(shù)以萬(wàn)計(jì)的等待器官移植的患者，可供器官極端缺乏，加上配型又極端困難，使用患者本身的細(xì)胞，利用3D打印技術(shù)打印出一個(gè)完美、不被身體排斥的器官來(lái)，將是醫(yī)學(xué)的夢(mèng)想。

改變?nèi)祟惿?/p>

3D打印不光能打印器官，有朝一日也可以提高或者加強(qiáng)人類的能力，就像電影《機(jī)械戰(zhàn)警》中表現(xiàn)的一樣。普林斯頓大學(xué)的研究人員正在朝這個(gè)方向努力。他們將電子元件結(jié)合到細(xì)胞打印中去。他們成功地使用水凝膠和小牛的細(xì)胞，打印出一個(gè)人類的耳朵，在這個(gè)耳朵中，加入了由銀納米顆粒做成的電子天線。這個(gè)傳感器可以接收人類耳朵聽(tīng)不見(jiàn)的頻率。也許有一天，我們就可以裝上這樣的耳朵，擁有傳說(shuō)中的順風(fēng)耳。

還有一些更加接近于臨床實(shí)用的3D打印技術(shù)。

這些我們實(shí)際經(jīng)歷的醫(yī)學(xué)生物學(xué)的進(jìn)步，有朝一日將會(huì)徹底改變?nèi)祟惖纳?。到那時(shí)，也許換個(gè)器官就如同換個(gè)汽車零件一樣容易。

編輯/呂秀妍