未来

生物打印是未来挑战

打印人工器官不是梦

从器官复制品模型到个性化的金属植入物，3D打印技术在医学领域应用越来越广泛，技术也不断“升级”。但是，目前医学3D打印的产品仍处在无生命阶段，比如定制化假肢、牙齿、手术模型、骨科植入物等，在国际标准上，任何植入物的使用寿命只有20年，这也意味着，骨科病人在植入金属3D打印的植入物20年后，还需要进行二次手术再植入。那么，组织器官等有生命的3D打印产品又什么时候会出现呢？

深圳市精准医疗协会副会长、深圳德智达科技有限公司首席执行官刘春告诉记者，目前使用PEEK（聚醚醚酮）、金属等非活性组织材料打印的牙齿、手术模型，骨科植入物等医疗器械都属于“初级阶梯”，而打印血管、软骨组织这类单一的活体组织属于“中级阶梯”，3D打印的人工肝脏、心脏等人工器官则属于“顶级阶梯”。后面两个阶段属于生物3D打印阶段，目前还处于科学研究阶段。

“从全球范围来看，我国的医学3D打印跟国外几乎同步，个别的领域可能还要超过他们。”赵小文说，但是有一个问题，中国的生物3D打印技术由于基础研究比较薄弱，包括在这方面的知识产权比较少，这将阻碍我国生物3D打印技术的发展。

“无论是3D打印血管、软骨组织，还是肝脏、心脏，其核心是人体组织器官结构形态及功能的解析和重建，这是生物3D打印的关键。”赵小文说。在构建一个组织的时候，首先要知道这种组织所使用的材料是什么，或者是有什么样生物可降解的材料，植入人体以后，它能够保证器官的生长，同时能在身体里面保证这种相容性，与其他的组织之间的相互关系能保持得非常融洽，同时它又能降解，比如说降解成水被人体充分吸收等。

在构建的时候必须先对组织和器官有清晰的解析。比如说要做一个有活性的骨骼，人体从头到脚的骨骼结构其实是不一样的，有些是防止外界的撞击，起到对内部组织的保护，有些需要产生血细胞、红细胞等。由于它的功能不一样，骨从头到脚的结构也是不一样的，它的细胞组织也是不一样的。了解了人体的从头到脚骨骼的结构以后，就要想办法把它构建出来，仿生出来，为细胞在里面的生长创造一个良好的条件，这样细胞才能在里面进行扩增、代谢、迁移，然后生成相关的组织。然后3D打印出来的东西，在体外进行培养后，再植入人体以后，细胞继续生长，这种结构在满足细胞生长的前提下，会一步一步地降解，修复人体内缺损的骨骼，并与体内骨骼融合在一起。

生物3D打印技术，在人工组织、器官培养过程中更多承担了三维形状的构建，即让人体细胞按照预先设计好的形状来生长。因此人造器官、组织的发展更大程度上取决于用量化的数据来解析和构建人体组织器官，只有解析和构建好的人体组织器官的结构形态和功能，才能“激活”组织和器官。而恰恰这一点，是目前我国基础研究的薄弱环节。“很多人觉得是生物材料会影响组织和器官的打印，事实上，目前市场上现有材料和设备已经满足生物3D打印技术，瓶颈不在于材料，而在于对具体的组织器官没有量化。”赵小文说，要推动深圳生物3D打印的发展，必须要加快生物技术的基础研究，补足科研短板。

培育3D打印器官是取代捐献器官移植的另一重要方法，其之所以久久未能实现植入人体的零的突破，一方面是由于基础研究和技术不够成熟，很多产品只模仿了结构而不具备功能，另一方面便是未能解决排异问题，以及将产生的法律和伦理上的一些问题。在采访中，几位临床和产业界人士都表示，3D打印“活”的组织和器官还有很长一段时间才能实现，不过，目前国内外科学家们正在加快生物3D打印技术的研究。