未來

生物打印是未來挑戰

打印人工器官不是夢

從器官復制品模型到個性化的金屬植入物，3D打印技術在醫學領域應用越來越廣泛，技術也不斷“升級”。但是，目前醫學3D打印的產品仍處在無生命階段，比如定制化假肢、牙齒、手術模型、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再植入。那么，組織器官等有生命的3D打印產品又什么時候會出現呢？

深圳市精準醫療協會副會長、深圳德智達科技有限公司首席執行官劉春告訴記者，目前使用PEEK（聚醚醚酮）、金屬等非活性組織材料打印的牙齒、手術模型，骨科植入物等醫療器械都屬于“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，目前還處于科學研究階段。

“從全球范圍來看，我國的醫學3D打印跟國外幾乎同步，個別的領域可能還要超過他們。”趙小文說，但是有一個問題，中國的生物3D打印技術由于基礎研究比較薄弱，包括在這方面的知識產權比較少，這將阻礙我國生物3D打印技術的發展。

“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構形態及功能的解析和重建，這是生物3D打印的關鍵。”趙小文說。在構建一個組織的時候，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構其實是不一樣的，有些是防止外界的撞擊，起到對內部組織的保護，有些需要產生血細胞、紅細胞等。由于它的功能不一樣，骨從頭到腳的結構也是不一樣的，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構以后，就要想辦法把它構建出來，仿生出來，為細胞在里面的生長創造一個良好的條件，這樣細胞才能在里面進行擴增、代謝、遷移，然后生成相關的組織。然后3D打印出來的東西，在體外進行培養后，再植入人體以后，細胞繼續生長，這種結構在滿足細胞生長的前提下，會一步一步地降解，修復人體內缺損的骨骼，并與體內骨骼融合在一起。

生物3D打印技術，在人工組織、器官培養過程中更多承擔了三維形狀的構建，即讓人體細胞按照預先設計好的形狀來生長。因此人造器官、組織的發展更大程度上取決于用量化的數據來解析和構建人體組織器官，只有解析和構建好的人體組織器官的結構形態和功能，才能“激活”組織和器官。而恰恰這一點，是目前我國基礎研究的薄弱環節。“很多人覺得是生物材料會影響組織和器官的打印，事實上，目前市場上現有材料和設備已經滿足生物3D打印技術，瓶頸不在于材料，而在于對具體的組織器官沒有量化。”趙小文說，要推動深圳生物3D打印的發展，必須要加快生物技術的基礎研究，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植入人體的零的突破，一方面是由于基礎研究和技術不夠成熟，很多產品只模仿了結構而不具備功能，另一方面便是未能解決排異問題，以及將產生的法律和倫理上的一些問題。在采訪中，幾位臨床和產業界人士都表示，3D打印“活”的組織和器官還有很長一段時間才能實現，不過，目前國內外科學家們正在加快生物3D打印技術的研究。