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我国首个3D生物打印产品上市 可修复破碎的脑膜

2014-6-23 13:19 阅读: 1622 评论: 0 来源: 南方日报 编辑: 医工在线
[导读]人的大脑头皮与头骨之间,有着一层薄薄的脑膜。如果要做脑部手术,就要先将这层薄膜切开一个口,手术后再用人体自身或其它动物的皮肤缝合。这样的程序扩大和延长了手术者的痛苦,而且有感染传染病的风险。而如今,用 ...

进入21世纪,美国Clemson大学托马斯·波勒(Thomas Boland)教授提出“细胞及器官打印”的崭新概念,这也是现代意义上生物3D打印技术的起源。2001年,中国留学生徐弢投在波勒先生的门下读博士,专攻生物3D打印平台技术研究。两年后他经过实验证实,这一概念可以实现,有关论文发表后,《科学》杂志重点介绍了这一革命性的成果。2006年,师生携手在美国拿到世界第一个细胞及器官打印的生物3D打印发明专利。
3D打印技术最早是被用以制造工业零部件的3D模型。如果说3D打印技术已经是一门最新最热的高新技术,那么生物3D打印技术则像是皇冠上的明珠一样高新尖。生物3D打印技术(学术上也称生物3D增材制造技术)是跨学科和领域的新型再生医学工程技术,其首先是通过计算机处理CAD数据模型,进行逐层累加材料的3D打印,加工细胞或者生物构造块等活性材料,以重建人体组织和器官等生物产品。
如何将这门高新技术加速应用并达到产业化?这在高校是难以实现的。于是,徐弢与同在该系读博士的袁玉宇一同回国创办了迈普公司。此时,恰逢国家大力吸纳海外精英的大好时局。袁玉宇、徐弢先后被中组部认定为“千人计划”创业和创新人才,并得到了国家和地方政府的大力支持。
模拟人体结构
促进缺损组织修复再生
“睿膜”看上去就像普通纸巾,但其内部却有千万个与人体自身结构相似的微孔,为成纤维细胞的长入提供支架,利于自体脑膜的生长
从政府到风险投资公司都纷纷看好这种技术的应用及产业化前景,给迈普的起步予以资金支持。迈普公司团队具有自主知识产权的技术成果在2011年开始进入应用市场。第一代脑膜在欧洲首先获得CE注册证,3年多病例达到1万多人,医生和病人都反馈良好。
迈普团队还与清华大学生物制造工程研究所合作,目标是开发出系列适合产业化应用的生物3D打印工艺和装备。目前进展较大的是复合低温沉积成形这种全新的3D生物支架打印技术,该技术是清华大学主导开发的具有国际领先水平的生物3D打印技术和装备,突破我国在生物3D打印核心装备上的瓶颈。
在这里,按生物3D打印要求特别设计的医疗洁净生产车间不大,我们看到的打印生产设备就像一台精密机床。通过特制打印喷头一层层地在滚筒上“喷涂”,“大概要来回几千趟,才能打印出0.2毫米厚的脑膜。”袁玉宇介绍,如果满负荷生产,一台机器一年产值可以达到1亿元。
别小看这台看上去并不复杂的设备,以及如同普通纸巾一样的脑膜产品“睿膜”,它内部可是有千万个与人体自身结构相似的微孔。它以合成生物高分子材料构成网状结构,为成纤维细胞的长入提供支架,细胞在支架上迁移生长,利于自体脑膜的生长,促进缺损脑膜的修复、再生。与其他方式相比,“睿膜”模拟自体脑膜组织基质结构,生物相容性好。当它被贴到脑膜破损之处时,相当于伤口马上缝合起来的效果。随后,病人自体细胞会渐渐找到这里,进入这个“新家”,仅仅两周后,细胞们就连成了片,形成新生组织。一般到数个月后,这块完成了任务的材料会“识趣”退出,自行降解成完全无害的水和二氧化碳。
生物3D打印技术还在疝修补技术方面有所突破。同样道理,所植入的仿人体结构打印件也能引导细胞找到“新家”。
现在对尿失禁的治疗,多是采用聚丙烯材料植入,由于其质地较为坚硬,病人会因摩擦感到疼痛。而迈普使用无张力尿失禁悬吊带修复系统,只需20分钟的简单手术就可以植入;由于具有技术水平高、材料安全可靠、可设计性强等诸多优势,植入后患者可有效改善压力性尿失禁症状;与人体组织结构高度相似也使其能解决现有编织型吊带产品侵蚀尿道及阴道前壁的不足,减少术后并发症的发生。据了解,该项技术正在国内12家医院进行临床实验,为无数患这种病的妇女带来新的康复希望。
“按需打印”领域无比广阔
未来,生物3D打印不仅能解决器官短缺的难题,还将对药物开发产生深远影响,最可能的是,生物3D打印将成为一种普遍的医疗模式
这些是工程的技术,也是生物、医学及临床多学科的融合。
袁玉宇告诉笔者,除了脑膜、尿失禁悬吊带修复系统这些通用型器材,目前大热的还有个性化设计和成型的生物3D打印器材产品。
一片有厚薄变化、弧度变化的壳状物,这可不是普通玩意儿,而是根据病人CT图进行精确工艺成型、能够与伤口密切吻合的生物3D打印的人工颅骨。和一般的钛合金制作颅骨相比,不仅达到了细微变化的高要求,也使得安装者在过安检时不再会遇到麻烦。

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