3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用
魔猴君 行業(yè)資訊 2648天前
隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展和成熟，它在醫(yī)學(xué)模型制造、組織器官再生、臨床修復(fù)治療和藥物研發(fā)試驗(yàn)等領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用。
1、醫(yī)學(xué)模型制造
醫(yī)學(xué)模型在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)和臨床實(shí)驗(yàn)教學(xué)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(xué)模型程序復(fù)雜、周期長，在使用過程中極易損壞。利用3D打印技術(shù)，制作醫(yī)學(xué)教學(xué)用具、醫(yī)療實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷扔闷?，不僅避免了上述問題的出現(xiàn)，還可以根據(jù)實(shí)際需求對(duì)特殊模型實(shí)現(xiàn)個(gè)性化制作。
對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)很大的手術(shù)，為了保證醫(yī)療手術(shù)的安全實(shí)施，醫(yī)生會(huì)根據(jù)病變器官模型進(jìn)行分析策劃以確定重要的手術(shù)方案。利用3D打印技術(shù)對(duì)材料進(jìn)行精確控制的優(yōu)點(diǎn)可快速制備出高質(zhì)量高仿真的器官模型，幫助醫(yī)生進(jìn)行精準(zhǔn)的手術(shù)規(guī)劃、提升手術(shù)的成功率，方便醫(yī)生與患者就手術(shù)方案進(jìn)行直觀的溝通。
美國一家醫(yī)院成功為一對(duì)連體雙胞胎嬰兒實(shí)施了頭顱分離手術(shù)，其中引人注目的是手術(shù)前醫(yī)院采用了以色列Obeject公司的三維打印機(jī)制作出精確的連體頭顱。據(jù)此進(jìn)行了縝密的手術(shù)方案研究，使手術(shù)順利進(jìn)行，只用了22h，而以往相類似的手術(shù)則長達(dá)72h。
2、 細(xì)胞的制備
近年來，研究者已經(jīng)開始廣泛關(guān)注細(xì)胞的3D打印技術(shù)。如通過攜帶細(xì)胞進(jìn)行3D打印而直接制備動(dòng)物器官、組織的方法。這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于通過對(duì)加工過程的精確控制，調(diào)節(jié)細(xì)胞在微觀尺度上的排列情況，以實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)細(xì)胞的行為和細(xì)胞間的相互作用（細(xì)胞與細(xì)胞、細(xì)胞與材料）進(jìn)行控制，從而促進(jìn)細(xì)胞形成具備各種功能的組織，為醫(yī)療手術(shù)及術(shù)后恢復(fù)提供便利。
3D打印的細(xì)胞生長成的皮膚狀片層結(jié)構(gòu)
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(xué)上的一個(gè)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(duì)材料的要求很高，實(shí)現(xiàn)難度大。但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，3D打印人體器官已經(jīng)成為可能。
加州大學(xué)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(jī)，他們成功打印出了復(fù)雜的血管網(wǎng)絡(luò)，而此網(wǎng)絡(luò)在被植入小鼠體內(nèi)后居然成功與后者的血管系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了融合，并且表現(xiàn)出了正常的功能。利用3D打印技術(shù)打印人體器官模型，不僅能夠真實(shí)模擬人體對(duì)藥物反應(yīng)，得到準(zhǔn)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(luò)
4、3D打印植入物
3D打印技術(shù)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(jìn)人體，改善對(duì)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(shù)來設(shè)計(jì)和制造醫(yī)療植入物。
澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)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(shí)施了3D打印鈦-聚合物胸骨植入手術(shù)，這也是全球首創(chuàng)。之前這種植入物都會(huì)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(nèi)的“堅(jiān)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(shù)的優(yōu)勢在于個(gè)性化制備復(fù)雜結(jié)構(gòu)，因此用于制藥時(shí)可以實(shí)現(xiàn)劑量、外觀、口感等的個(gè)性化定制，同時(shí)因?yàn)?D打印的“藥片”可擁有特殊的微觀結(jié)構(gòu)，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(yīng)用3D打印技術(shù)，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(gè)3D打印的藥品—— Spritam（化學(xué)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(jié)構(gòu)優(yōu)勢，在接觸到水后能夠迅速溶解發(fā)揮藥力，應(yīng)對(duì)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(shù)需要繼續(xù)改進(jìn)，在新材料領(lǐng)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(shù)本身，而是其監(jiān)管環(huán)境。如果將藥品投放市場但沒有嚴(yán)格的監(jiān)管要求，就很難保證它的安全有效性。
作為一項(xiàng)新興科技產(chǎn)業(yè)，3D打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域已經(jīng)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，推動(dòng)醫(yī)療領(lǐng)域快速發(fā)展。但目前來看，3D打印醫(yī)用材料的各項(xiàng)技術(shù)仍未成熟，若想真正實(shí)現(xiàn)3D打印大范圍運(yùn)用在醫(yī)藥領(lǐng)域，還有一段很長的路要走。
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