目前,3D打印技術在醫(yī)學領域得到了較多的應用,可以歸類到以下四個方面:
體外醫(yī)療模型和醫(yī)療機械個性化制造
永久植入的個性化制造:基于仿生的多尺度生物復雜結(jié)構設計,建立具有多尺度復雜結(jié)構的生物系統(tǒng)模型,采用生物相容性的材料,制造出可植入人體的替代和修復體
組織工程支架的增材制造:人體組織支架和類組織結(jié)構體的生物制造技術
細胞增材制造:利用增材制造技術制造具有個性化結(jié)構且具有功能性的人工器官和組織
國外的醫(yī)學雜志《牙科材料》(Dental Materials)曾經(jīng)刊載過利用3D打印機“制造”骨骼的論文,而且宣稱該技術已經(jīng)應用到臨床。這種人造骨骼使用的主要材料是磷酸鈣,實驗表明磷酸鈣可以支持成骨細胞在其中生長。還添加了硅、鋅等以便提高其強度。在植入體內(nèi)后可以臨時起到骨骼的支撐作用,并促進正常成骨細胞的生長發(fā)育,修復先前的損傷。
《科學—轉(zhuǎn)化醫(yī)學》期刊稱,3名美國嬰兒患有氣管支氣管軟化癥,這會導致嬰兒氣管周期性發(fā)病并阻礙正常呼吸,最終3D打印的咽喉移植器官最近拯救了他們。研究人員分別對3個患病嬰兒進行CT掃描,確定了他們氣管的精確尺寸和形狀,然后用計算機模型整合這些掃描圖像,采用激光燒結(jié)的3D打印技術制造出咽喉氣管結(jié)構。這些結(jié)構使用聚己內(nèi)酯制成,浸潤在人體體液中三四年后會生物降解。
如今專家已經(jīng)研究出利用天然高分子材料(取自動物身體)和合成高分子(人造材料)混合,打印出一種全新的肝臟。這種肝臟“仿真度”高,有血管、神經(jīng)系統(tǒng),具有生物活性,未來可以用于器官移植,解決器官來源不足、單一等問題。清華大學機械工程系副教授,國家器官制造中心主任王小紅教授介紹,近年來,3D打印技術在她所在的實驗室取得突破性進展。她表示,3-5年內(nèi),一些打印出的肝臟很可能走向臨床試驗。
上海交通大學醫(yī)學院附屬第九人民醫(yī)院整復外科已經(jīng)使用3D打印技術用戶頜骨修復、耳朵重建等領域。上海九院的薛淼教授在2000年左右研制出的“羥基磷灰石”材料,是國內(nèi)最早研發(fā)的人工骨修復材料之一。該羥基磷灰石材料可以在常溫下固化、塑形,具有良好的生物相容性,已獲得國家藥品監(jiān)管部門的認證許可。
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