3D打印医学未来

虽然现在3D打印的市场价值仅为7.77亿美元,但2025年,该市场价值可高达84亿美元,其中医疗市场价值可能高达19亿美元.

美国小男孩伊巴琼弗里多患有气管支气管软化症.他只有6周大的时候,气管塌陷,导致无法呼吸.随后的几个月中,他经常停止呼吸,被抢救已经成了他日常生活的一部分.

伊巴的医生与密歇根大学的一位生物医学工程教授斯考特霍利斯特合作使用3D打印机,制造出一种类似真空吸尘器管的气管夹板.这一植人物采用可降解的聚乙内酯材料,能够在未来几年内分解,并由患者的身体吸收,而不会造成伤害.而且,3D打印机制造夹板的时间仅一天,比手工制作快了不少.

在获得美国食品与药品监督管理局(FDA)的紧急批准和伊巴父母的同意后,医生将气管夹板植入伊巴胸腔,支撑起塌陷的器官,帮助他呼吸.手术结束3周后,医生撤下了伊巴的呼吸机.直到现在,伊巴已经能够正常呼吸.

2013年5月23日,《新英格兰医学杂志》刊登了描述这一事件的公开信.文章结尾指出,“这一案例展示了高像素成像、计算机辅助设计和生物材料三维打印,三者结合能够促进针对具体患者的写作植入物.”

这并非3D打印技术第一次应用于医学.

2012年,一位83岁的比利时女性患者因下颌发生严重感染而需要移植.她所接受的植入物便是由3D打印技术制造的涂有“人造骨质”的钛植入物.

3D打印技术制造的膀胱、皮肤等器官也已开始尝试用于移植,而3D打印技术制造的助听器也已广泛应用.《福布斯》杂志在2012年底列数3D打印技术在未来应用的十大趋势,其中在医疗领域的应用名列第二.“由于3D打印能够制造符合具体患者身体的写作产品,如今该技术能够用于制造更好的钛骨植入物、义肢和正牙器械.打印软组织的试验也在进行之中,或许不久之后,打印静脉和动脉血管就可以用于手术.3D打印技术应用于医疗领域的研究,当前涵盖了纳米医学、制药,甚至器官打印.设想得更远一点,3D打印技术未来或许能够实现个性化医疗,并减少甚至消除器官捐献者短缺的问题.”《福布斯》杂志指出.

3D打印技术在医疗领域的应用前景颇被看好；医疗领域对3D打印技术“钱景”的发展,也具有不可忽视的促进作用.美国波士顿勒克斯研究公司在2013年4月发布的报告《构建未来：评估3D打印的机遇和挑战》(下称《勒克斯报告》)中指出,虽然如今3D打印的市场价值仅为7.77亿美元,但该市场将会迅速发展,到2025年的市场价值将高达84亿美元.

医疗、汽车和航天三大行业将成为3D打印市场发展的主要推动力.《勒克斯报告》预计,到2025年,这三大行业将占据84％的3D打印市场份额.其中,汽车和航天行业应用3D打印技术已有20余年的历史,医疗行业应用3D打印技术还处于起步阶段.目前医疗3D仅占3D打印市场的1.5％份额,但未来发展空间甚大,到2025年,打印其市场价值可能高达19亿美元.

美国圣地亚哥的一家名为Organovo的公司,是使用3D打印技术应用于再生医学的先驱者.该公司使用名为“生物打印机”的3D打印机,为医学研究和再生治疗打印功能性人体组织.生物打印机使用的是一种活细胞混合液构成的生物墨水,打印过程其实就是细胞一层一层构成3D结构的组织.研究者的最终目标是,利用这些打印出来的组织制造器官,用于器官移植.

2013年4月26日,Organovo公司已经利用这一技术打印出深度为0.5毫米、宽度为4毫米的微型肝脏.生物打印机逐层打印肝脏细胞和血管内壁细胞,大约打印了20层.根据《新科学家》杂志的报道,微型肝脏具备真实肝脏器官的多项功能.它能够产生蛋白质、胆固醇和解毒酶,并将盐和药物运送至全身各处.一方面,研究人员可以利用微型肝脏更好地进行药物临床试验；另一方面,微型肝脏也为未来3D打印器官用于移植带来了希望.

美国南卡罗来纳州维克佛瑞斯特大学的再生医学研究者与美国军队再生医学研究所合作,使用3D皮肤打印机直接在患者伤口上打印细胞,以帮助伤口更好更快地愈合；他们还成功地打印了肾脏细胞.康奈尔大学的生物工程专家已经打印出试验性的膝软骨、心脏瓣膜和骨植入物.

虽然3D打印技术在医学领域的应用已取得了不少令人可喜的成果,但这并非意味着3D打印技术的应用发展会一帆风顺.

“目前,3D打印技术在医学领域的应用证实,该技术能够制造发挥功能或部分功能的医疗器械,但是尚未证实3D打印技术制造出来的器械优于传统器械,也尚未展示它们的成本优势.因此政府或者医保方是否愿意为这些器械进行支付,还是未知之数.”勒克斯研究公司的合伙人、勒克斯报告的牵头作者安东尼维卡瑞指出.