3D打印开启“私人订制”时代

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陈晓求婚现场曝光的3D打印小龙女雕像

　　近几年，有关3D打印的报告屡见不鲜，这一新型的制造技术引起了全世界各个领域的关注与追捧。3D打印已经步入我们的生活中，3D打印手枪、饰品、玩具、艺术品、文物修补、房屋模型、汽车零部件、飞机部件等等纷纷进入我们的视野中。就连前不久习大大访问英国时，也收到了一份特别的礼物——3D打印的高精度车模。　　

习大大英国行获赠的3D打印高精度汽车模型

　　那么，3D打印是什么？3D生物打印又是什么？3D打印在临床上又可以干些什么？带着这些一连串的疑问，且看下面：

　　3D打印的概念跟我们之前学习的微积分的概念相似。简单的说就是先将一个物品解剖成极多的薄层，再将这些薄层一层层的打印出来，上一层覆盖在下一层上，并与之结合在一起，直到物件打印成型。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。

　　3D生物打印的核心技术是生物砖(Biosynsphere)，即一种新型的精准的具有仿生功能的干细胞培养体系。它以含种子细胞(干细胞、已分化细胞等)、生长因子和营养成分等组成的“生物墨汁”，结合其他材料层层打印出产品，经打印后培育处理，形成有生理功能的组织结构。

　　1.血管再生

　　央视10月26日报道，我国863计划3D打印血管项目日前取得重大突破，世界首创的3D生物血管打印机由四川蓝光英诺生物科技股份有限公司成功研制问世，这是全球首创。

　　该款打印机应用“生物砖”技术雕塑独有中空结构的血管。首先是内皮细胞，然后是平滑肌细胞，最后是成纤维细胞。每一层，用到的生物墨汁并不一样，富含不同的营养成分，通过打印杆上一层特殊的冷凝材料不断渗透、滋养每个细胞层的打印过程。在0-4摄氏度的环境下，3D生物打印血管初具雏形；当周边环境逐步提升到常温，冷凝材料从已塑型的打印血管内剥脱；打印血管也将置于营养液环境中，慢慢拥有活性，直到可以与其他器官、组织“自然结合”。可以打印出血管独有的中空结构、多层不同种类的具有生物活性的细胞，并且仅在2min钟便打出10cm的血管。

　　2. 镰状细胞测试仪——手机也能查贫血

　　手机除了它之前的各种应用，现在竟然也可以查贫血了，不信你看。

　　近日有报道：美国康涅狄格大学的一个研究小组开发出一种轻便的3D打印插件，可以安装在智能手机上，将手机变成镰状细胞测试仪。这套设备包括能够安装在手机上的打印插件以及配套的应用程序。通过一种磁悬浮技术，用一个光学透镜和智能手机的镜头来分析样本中的红细胞，配套的应用程序会自动分析红细胞的分布，确认样本是否存在镰状细胞贫血症。

　　目前，这套设备已通过初步测试，参与者分为临床上诊断为镰状细胞贫血症的患者与临床诊断未患有镰状细胞贫血症组成。但是测试实验组中并未涉及镰状细胞贫血症基因携带者的实验组。研究人员称他们将进一步优化这个磁悬浮平台，以区别患有镰状细胞贫血症患者和镰状细胞贫血症基因携带者。

　　如果这项研究成功，那么用智能手机或是其他易携带的电子产品来检测贫血症将不在是“纸上谈兵”，并且可以做到早期诊断早期治疗的效果。这项研究有着很大的市场应用前景。

　　3. 3D打印再造脊柱

　　脊椎上的肿瘤切除后，要用内植物去填充缺少的部分，过去使用的是金属替代物“钛笼”，固定强度不理想，患者术后要佩戴外固定架。患者不仅很痛苦，而且安全性还不能保证。3D打印可以通过CT扫描的数据转换、打印出一个形状、大小跟患者完全一样的椎体，不仅使内置物稳定性和安全性提高，而且还能降低患者的不舒适感。中国康复医学会脊柱脊髓专业委员会主任委员刘忠军教授说“继首例人工枢椎椎体植入完成之后，相继又成功完成了3例，都取得了良好的效果。由于目前我国尚未建立针对定制化医疗内植物的法规，3D 打印椎体植入人体手术目前还处于医学探索阶段。不过我也在多方奔走呼吁加快审批流程，尽早将这项创品运用到临床治疗中。”

　　4. 3D打印聚合物材料 可杀菌和消除感染

　　荷兰研究人员研发出一种“3D打印抗菌复合树脂”，并将相关成果发布在《先进功能性材料（Advanced Functional Materials）》杂志上。这种3D打印抗菌树脂可避免感染换上一些大的疾病。目前，它主要用于制作一些医疗方面的3D打印模型，如牙科。由于聚合物内包含了抗菌铵盐，由于这些铵盐带正电，能让带负电细菌的细胞膜破裂，从而达到迅速杀死细菌的效果。

　　研究人员目前还只是将这种材料用于齿科当中。如果植入了这种材料制作的假牙，可以几乎全部杀死牙周细菌，有效减少蛀牙概率。但研究人员认为，其发展的前景无疑十分广阔，可能性远不止于此。如果得到进一步发展，这种3D打印的材料和技术将有望在未来为那些需要和大量病菌抗争的受感染病人带来福音。

　　5. 3D打印活体器官

　　美国卡耐基梅隆大学（CMU）的研究人员利用核磁共振成像技术得到心脏雏形和冠状动脉的图像，并采用超级软的胶原蛋白、纤维蛋白材料，3D打印出了非活体心脏。科学家们表示，如果能够发明某种超级柔软的生物材料，那么利用3D打印机也可以打印出活体的心脏。同时设想一下，如果这种超级柔软的材料被研发出来后，也为其他脏器的3D打印带来了可能。

　　业内普遍认为3Ｄ打印活体器官还有漫长的探索之路要走。3D打印活体器官还需要多学科协同的科研，比如个性化数据分析与建模、机械学与工艺控制、生物学与医学和材料学。尤其是材料的作用十分重要，涉及到保持再生组织器官的外形、提供必要的力学支撑、调控细胞的行为、为细胞生长提供物理空间等。到那时器官移植就需要漫长的等待，更多的患者也会尽早的摆脱疾病的折磨。

　　６.再造皮肤

　　培育皮肤却是一个缓慢而复杂的过程。如今，3D打印技术将加速人体皮肤的再生产过程。皮肤非常薄，对3D打印而言，制造皮肤将是一个相对容易的过程。3D打印机中的一个注射器能够沿着器官线移动，并非常缓慢地挤压出细胞溶液。然后，再一层层增加，以此达到用户所想要的厚度。随着这种技术的发展，皮肤病患者或需要皮肤移植的患者将不再需要等待皮肤在实验室中研发出来，化妆品公司也将能够更加快速地通过打印皮肤来创建相应的模型，而且还能够创建更加强大的原型。

　　当前，各个领域对3D打印的热度与日俱增，3D生物打印技术的应用远不止此。3D打印医学模型、设备、假肢和植入物已经呈现出遍地开花的局面，这为实现生物组织的3D打印奠定了很好的市场基础。3D生物打印也将助力与个性化治疗与精准医疗。