3D打印出人类器官用于临床手术或许不再遥远

作者:叶青来源:科技日报发布时间:2019-12-10

科技革新能够更好帮助医生治疗患者,但创新医疗技术的产业化,不是一个容易的过程。

科幻电影《机械战警》的主人公是一名警察,在一次执行任务过程中遭遇不幸。经过科学家的改造,成为了一名人与机器相结合的警察,并展开了与罪犯的斗争。“其实这里面有很多科技的可能性在里面,比如脑机接口技术、3D打印、带有触觉传感器的人工智能。电影所投射出来的,恰恰是我们对未来医工合作的一种比较理想化的场景。”北京市神经系统3D打印临床医学转化工程技术研究中心叶迅教授说。

11月15-17日,中华医学会神经外科学分会第十八次学术会议在广州举行。同期举行的神外医工合作创新粤港澳大湾区高峰论坛上,来自全国的神经外科知名专家、生物3D打印学者以及生物医学企业代表,共同探讨神外领域医工结合模式和经验、未来方向。

医学与工程学科相互交融的“医工结合”模式创造了神经外科发展的新维度,从功能基因组学的研究到生物材料的研发,从生物信息学的进步到医疗器械的开发等,医工结合的成果使新材料和新技术能更好应用于神外领域,最终使患者受益。

3D打印出人类器官用于临床手术,什么时候会变为现实?

高峰论坛现场。主办方供图

近十年来,生物3D打印技术取得长足发展,在神经外科的医疗应用也越来越广泛。

今年4月,以色列一个团队的研究人员用3D打印技术,利用取自病人自身的人体组织,打印出了全球第一个完整的心脏,一度引发轰动。很多人会关注,3D打印出人类器官用于临床手术,什么时候会变为现实?

“生物3D打印背后的基础技术,叫细胞3D打印技术。” 清华大学徐弢教授的主要研究方向是细胞3D打印技术。他指出,细胞3D打印是一个“super”跨学科、跨领域的庞大系统工程,涉及到工程、生物学、医学等领域。本身就是一个典型的医工结合案例。

这与人体组织器官的复杂性有极大关系。“人的组织器官由不同细胞和材料,按特定方式组成的、具有功能的生命体。人类要实现组织器官的重建,关键第一步就是要把组织器官的复杂组成和结构完整做出来。这就需要生物3D打印。”徐弢表示,用细胞打印被称为3D,加上神经和血管形成一个有机体,被称为4D。而要打造出有器官功能的产品,则应该称为5D。“以心脏来说,目前用3D打印出外形已经可以实现,但心脏能不能正常跳动,并且根据身体需要来调动,适应身体的环境,未来还需要一个漫长的过程。”

他强调,在技术成熟的前提下,3D打印器官要实现临床应用,还需要经过完善的立法过程,建立起成熟的法规配套体系。

“‘器官打印’技术肯定会取得发展,但由于目前医学界对神经系统、神经网络的认知还很有限,3D打印器官还有很长的路要走。”叶迅说,“未来不排除克隆等技术的发展为器官再造提供其他路径。”他认为,今天我们应当将目光更多地聚焦于如何利用3D打印技术解决人体修复等临床实际问题上。

虽然目前还不能直接3D打印出人体组织或器官用于人体修复,但3D打印技术可以“智造”出植入医疗器械,帮助解决脑袋的“修复大计”。

3D打印出人类器官用于临床手术或许不再遥远

“我们努力的方向就是思考如何把技术变成产品,并应用到临床。但创新医疗技术的产业化,不是一个容易的过程。” 广州迈普再生医学科技有限公司董事长袁玉宇认为,科技革新能够更好帮助医生治疗患者。多年来,他和徐弢进行产学研合作,共同推动3D打印技术在中国落地,与临床深度融合。所自主研发的人工硬脑膜“睿膜”,至今已在全球70多个国家使用近30万例。“人工硬脑膜及其制备方法”获得2018年中国专利奖优秀奖。在此基础上研发的第二代人工硬脑膜“睿康”,生长速度更快,修补性能更优,已在全球市场应用。

北京市神经系统3D打印临床医学转化工程技术研究中心成立于2015年,已完成多项3D打印相关的研究和临床应用。其执行主任王硕介绍,生物3D打印技术在神经外科应用的一个典型就是基于3D打印技术的人工硬脑膜,可以修复脑外伤或脑肿瘤手术后的脑膜缺损。

“这种人工硬脑膜‘打印’出来后,不论是外观还是内部结构都和人体自身脑膜结构几乎一致,薄如一张纸,帮助修复重建后又能降解为二氧化碳和水排出体外。” 王硕说。

——《原标题:生物3D打印应用于神外科,打印“器官”还有多远?


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