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探索3D生物打印 今后或可实现活体器官组织“打印”

发表时间:2018-09-10 09:40:26

  关节、骨头要是坏死了,怎么办?陆军军医大学西南医院骨科运动医学中心主任唐康来的答案是:通过3D“生物打印”一个来替换。在本次智博会上,唐康来和团队带来18个3D打印出的骨骼假体亮相,展示“生物智能制造”领域的最新成果。
  25年丰富的骨科临床经验、个人手术曾一年超过1000台次,在长期的门诊、手术中,唐康来发现,如果一个人的骨头受伤,按照传统治疗,3D打印一个骨头给患者装上,那只能起支撑作用,并没有生物功能。
  什么是生物功能?唐康来解释,以距骨为例,如果发生塌陷性坏死,不仅影响机体的承重,还要影响整个脚部的运动功能。传统技术下,3D打印的“距骨假体”主要是解决距骨的承重功能,但并不能恢复连接功能,更不可能让关节“活动”。而生物功能,指的就是不仅能支撑,还能实现关节活动。
  如何实现3D“生物打印”?唐康来和团队展开探索。
  唐康来说,以距骨为例,要实现假体的“生物功能”,除了形状以外,还要解决如何与旁边组织界面快速融合,如何让关节更耐磨,甚至如何让关节韧性更好,更能抗疲劳等等问题。
  “每个人不同,骨骼都有差异。如何最大限度做到骨骼假体的‘适配性’?”唐康来和团队经过摸索,采用了“镜像设计”理念,为患者个性化定制骨骼关节提供了设计模板。
  有了适配的骨骼,如何让这个骨骼与周围骨头相匹配?唐康来说,传统方法是放入骨髓泥,让骨头连接起来,但这并未变成一体。他们创新地在假体上设计了很多微孔,并在微孔里填入加了生长因子的骨泥,这些骨泥就像营养物,能促进骨头生长。同时将距骨周围的肌肉缝合在假体上,形成完整的骨头。
  经过研究,2016年,唐康来带领团队完成了世界首例3D打印的个体化全距骨假体植入手术。
  此后,唐康来及其研发团队成功实施了20多例3D打印假体植入手术,研发出腕月骨、桡骨小头等18个3D打印系列产品。唐康来告诉记者,目前3D打印假体植入手术项目在西南医院处于临床试用阶段,预计3到5年内可全面市场化使用。
  “3D打印运用到医疗领域是一个渐进过程。”唐康来表示,3D生物打印阶段仍然存在重大的技术挑战,比如高分辨率细胞沉积、可控细胞分布、3D结构复杂组织血管化等问题。
  虽然困难重重,但唐康来相信,生物智能制造必将成为智能制造的最高层级。未来有望逐步发展成为人工组织器官体外制造技术,从而实现“打印”活体器官组织,替换失去功能的器官或组织。
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