3D打印技術在醫(yī)學領域的應用
魔猴君 行業(yè)資訊 2589天前
隨著3D打印技術的發(fā)展和成熟，它在醫(yī)學模型制造、組織器官再生、臨床修復治療和藥物研發(fā)試驗等領域也得到了廣泛應用。
1、醫(yī)學模型制造
醫(yī)學模型在基礎醫(yī)學和臨床實驗教學中的用途十分廣泛，用量也大，但是傳統(tǒng)方法制作的醫(yī)學模型程序復雜、周期長，在使用過程中極易損壞。利用3D打印技術，制作醫(yī)學教學用具、醫(yī)療實驗模型等用品，不僅避免了上述問題的出現(xiàn)，還可以根據(jù)實際需求對特殊模型實現(xiàn)個性化制作。
對于風險很大的手術，為了保證醫(yī)療手術的安全實施，醫(yī)生會根據(jù)病變器官模型進行分析策劃以確定重要的手術方案。利用3D打印技術對材料進行精確控制的優(yōu)點可快速制備出高質量高仿真的器官模型，幫助醫(yī)生進行精準的手術規(guī)劃、提升手術的成功率，方便醫(yī)生與患者就手術方案進行直觀的溝通。
美國一家醫(yī)院成功為一對連體雙胞胎嬰兒實施了頭顱分離手術，其中引人注目的是手術前醫(yī)院采用了以色列Obeject公司的三維打印機制作出精確的連體頭顱。據(jù)此進行了縝密的手術方案研究，使手術順利進行，只用了22h，而以往相類似的手術則長達72h。
2、 細胞的制備
近年來，研究者已經(jīng)開始廣泛關注細胞的3D打印技術。如通過攜帶細胞進行3D打印而直接制備動物器官、組織的方法。這項技術的優(yōu)點在于通過對加工過程的精確控制，調節(jié)細胞在微觀尺度上的排列情況，以實現(xiàn)對單個細胞的行為和細胞間的相互作用（細胞與細胞、細胞與材料）進行控制，從而促進細胞形成具備各種功能的組織，為醫(yī)療手術及術后恢復提供便利。
3D打印的細胞生長成的皮膚狀片層結構
3、3D打印組織器官
人體組織器官替代物一直是臨床醫(yī)學上的一個難題，很多患者為此而失去生命，而且人體組織器官代替物對材料的要求很高，實現(xiàn)難度大。但隨著科學技術的發(fā)展，3D打印人體器官已經(jīng)成為可能。
加州大學圣地亞哥分校（UCSD）利用自行研制的數(shù)字光處理（DLP）3D打印機，他們成功打印出了復雜的血管網(wǎng)絡，而此網(wǎng)絡在被植入小鼠體內后居然成功與后者的血管系統(tǒng)實現(xiàn)了融合，并且表現(xiàn)出了正常的功能。利用3D打印技術打印人體器官模型，不僅能夠真實模擬人體對藥物反應，得到準確的測試效果外，還能在很大程度上降低藥物的研發(fā)成本。
3D打印的5毫米大的血管網(wǎng)絡
4、3D打印植入物
3D打印技術用于制造骨科植入物，可有效降低定制化、小批量植入物的制造成本，且這種植入物能夠更好地融入進人體，改善對患者的治療效果。近年來，醫(yī)療行業(yè)已越來越多地采用金屬3D打印技術來設計和制造醫(yī)療植入物。
澳大利亞聯(lián)邦科學與工業(yè)研究組織（CSIRO）、墨爾本醫(yī)療植入物公司Anatomics和英國醫(yī)生聯(lián)手，為一名61歲的英國患者Edward Evans實施了3D打印鈦-聚合物胸骨植入手術，這也是全球首創(chuàng)。之前這種植入物都會用純鈦制造，3D打印的新型胸骨植入物能夠比之前的純鈦植入物更好地幫助重建人體內的“堅硬與柔軟組織”。
3D打印制造的鈦-聚合物胸骨
5、3D打印藥物
3D打印技術的優(yōu)勢在于個性化制備復雜結構，因此用于制藥時可以實現(xiàn)劑量、外觀、口感等的個性化定制，同時因為3D打印的“藥片”可擁有特殊的微觀結構，有助于改善藥物的釋放行為，從而提高療效并降低副作用。
美國制藥公司Aprecia成功應用3D打印技術，將藥物的活性和非活性成分層層放置，開發(fā)出了世界上第一個3D打印的藥品—— Spritam（化學名為：左乙拉西坦），這是一種用于治療癲癇的藥物。這種用藥物粉末打印出來的藥丸有著多孔的結構優(yōu)勢，在接觸到水后能夠迅速溶解發(fā)揮藥力，應對突如其來的抽搐。
3D打印生產(chǎn)的SPRITAM（左乙拉西坦）片劑
雖然3D打印技術需要繼續(xù)改進，在新材料領域也需要投入更多的研究，但不可置否的是，3D打印是目前藥物生產(chǎn)的一種可行方法。但目前3D打印藥物最大的挑戰(zhàn)并不在于技術本身，而是其監(jiān)管環(huán)境。如果將藥品投放市場但沒有嚴格的監(jiān)管要求，就很難保證它的安全有效性。
作為一項新興科技產(chǎn)業(yè)，3D打印技術在醫(yī)療領域已經(jīng)產(chǎn)生了深遠的影響，推動醫(yī)療領域快速發(fā)展。但目前來看，3D打印醫(yī)用材料的各項技術仍未成熟，若想真正實現(xiàn)3D打印大范圍運用在醫(yī)藥領域，還有一段很長的路要走。
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