截至2015年年底，美國食品和藥物管理局（FDA）已批準(zhǔn)銷售超過85種3D打印醫(yī)療設(shè)備，如假肢、手術(shù)工具和損傷骨頭的人工替代品。Spritam是一種用于治療癲癇的藥物，其已經(jīng)成為第一款獲得FDA批準(zhǔn)的3D打印藥物。3D打印機的這些用途是創(chuàng)新的，但它們主要提供了另一種醫(yī)療技術(shù)的方法。生物3D打印技術(shù)的不斷發(fā)展，將成為改變現(xiàn)有醫(yī)療領(lǐng)域的新生力量。
類似于常規(guī)打印機可以再現(xiàn)數(shù)字照片和文檔一樣，3D打印機可以構(gòu)建計算機輔助設(shè)計（CAD）文件設(shè)計的任何東西。根據(jù)來自CAD文件的指令，當(dāng)3D打印機將材料（通常是塑料、金屬，或在生物打印的情況下，活細(xì)胞）沉積到連續(xù)的二維層上時，3D打印機向上移動，噴墨器將微量的材料落在3D打印物體的頂部上。這些機器通常采用稱為噴墨印刷的技術(shù)。
為了使活細(xì)胞能夠經(jīng)受這個過程，工程師需要解決噴墨內(nèi)部的高壓和高溫。 Thomas Boland、William Crisp Wilson和Tao Xu獲得了2006年的專利，他們成功地將3D打印機的多功能性擴展到生活結(jié)構(gòu)。他們對噴墨打印的修改使得25％至85％的印刷細(xì)胞在孵化24小時后仍然存活。生物打印細(xì)胞現(xiàn)在可以存活數(shù)周，而且工程師正在繼續(xù)努力，以進(jìn)一步延長細(xì)胞壽命。
成千上萬的加拿大人需要器官捐贈者
該技術(shù)具有潛在的挽救生命的應(yīng)用。據(jù)加拿大政府稱，2014年有超過4，500名加拿大人等待與器官捐贈者匹配。同年，等待名單上的278名需要器官移植的加拿大人過世。如果生物打印機發(fā)展到可以制造可植入器官的程度，醫(yī)療保健系統(tǒng)可以消除器官捐贈者數(shù)目與依賴器官捐贈生存的人數(shù)之間的差距。生物技術(shù)公司Organovo的研究有助于改變這一情況，拯救更多的生命。考慮到上述278名加拿大人中有三分之一死于缺乏可移植腎臟，Organovo的生物打印功能性人類腎臟組織的能力為未來器官移植帶來了希望。
除了保證活的器官的可再生來源，生物打印的最先進(jìn)的用途將是與器官移植相關(guān)的額外的挑戰(zhàn)。接受人類供體的器官需要患者無限期地抑制其免疫系統(tǒng)拒絕外來組織的動力。因此，器官捐贈的受益者必須在其余生中削弱其對疾病的天然保護(hù)。在開始生物打印過程之前，患者的醫(yī)生將在實驗室中提取健康細(xì)胞的樣品以進(jìn)行繁殖。然后，生物打印機將用患者的細(xì)胞構(gòu)建替代組織，從而允許免疫系統(tǒng)將新組織識別為安全的。不同于等待接受來自兼容DNA的人的器官，使用生物打印的醫(yī)生可以準(zhǔn)確地告訴他們的患者什么時候新的器官準(zhǔn)備好手術(shù)。在這兩種方式中，生物打印將消除健康器官何時可用的不確定性以及患者的身體是否將接受供體的組織。
除了自動化器官捐贈，生物打印可能最終提供替代治療。在威克森林再生醫(yī)學(xué)研究所，一個培訓(xùn)醫(yī)學(xué)生的校園，研究人員正在開發(fā)生物打印皮膚，目的是治療燒傷的受害者。嚴(yán)重?zé)齻ǔＰ枰褂檬芎φ叩囊恍┙】灯つw來覆蓋受損區(qū)域。如燒傷恢復(fù)中心所解釋的，使用來自另一個人的皮膚僅足以在免疫系統(tǒng)做出侵略性反應(yīng)的醫(yī)生去除捐贈皮膚之前的一至三周。因此，唯一的永久性治療需要醫(yī)生制造與第一次相同的第二次傷口，而維克森林研究所報告說，其生物打印機可以制造足夠的替換皮膚，以覆蓋通常需要的十倍健康組織的燒傷。
尚未廣泛使用
不幸的是，將受益于器官打印的這些優(yōu)點的人們必須等待該技術(shù)成為可行且廣泛可用的選擇。復(fù)制人體器官的復(fù)雜結(jié)構(gòu)是生物打印中最有雄心的目標(biāo)之一，特別是將生物打印的組織植入人體時。當(dāng)生物打印機發(fā)展時，他們的產(chǎn)品仍然在醫(yī)學(xué)科學(xué)中得到立即應(yīng)用。Organovo的腎臟和肝臟組織可以使研究人員測試其在生物打印組織上的藥物。這些測試的結(jié)果可以幫助研究人員確定哪些藥物最有可能在臨床試驗中成功，從而加速釋放新藥物的過程。
在醫(yī)學(xué)之外，這種避免對人類進(jìn)行產(chǎn)品測試的嚴(yán)格規(guī)定的機會吸引了其他公司的投資。2015年，Organovo宣布與歐萊雅合作，致力于他們的生物打印人類皮膚的研究?；瘖y品公司打算在生物打印的組織上測試其產(chǎn)品。
在像Organovo這樣的公司獲得這種類型申請的批準(zhǔn)之前，政府將需要為生物打印產(chǎn)品的質(zhì)量和可獲得性制定明確的監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)。生物打印技術(shù)的迅速發(fā)展迫使立法者考慮社會如何使用和控制大規(guī)模生產(chǎn)人體纖維的力量。
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