藍(lán)光發(fā)展(13.06 -5.64%,咨詢)近日的一則公告重新引起市場對醫(yī)療3D打印產(chǎn)業(yè)的關(guān)注。該公司宣布，開發(fā)出一款3D打印機可打印出人造血管。

醫(yī)療3D打印市場是3D產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主戰(zhàn)場，也是最具應(yīng)用前景的領(lǐng)域。醫(yī)療的個性化需求和高附加值特征，使得該領(lǐng)域成為最適合使用3D打印技術(shù)的領(lǐng)域。業(yè)界的一致共識是，3D打印成本較高，唯有醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)Τ杀静荒敲疵舾校�而且，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的個性化需求非常高，3D打印可以大規(guī)模推廣的第一個產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域就是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。

醫(yī)療3D打印是產(chǎn)業(yè)主戰(zhàn)場

3D打印也叫增材制造技術(shù)，是快速成型技術(shù)的一種，是以三維數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，通過軟件分層離散和數(shù)控成型系統(tǒng)，利用激光、熱熔等方式將金屬、陶瓷、塑料、細(xì)胞等材料進(jìn)行逐層堆積粘合，制造物體的技術(shù)。3D打印產(chǎn)業(yè)鏈可分為上游建模工具、軟件、材料，中游打印設(shè)備，下游應(yīng)用與服務(wù)。醫(yī)療3D打印在此基礎(chǔ)上增加了醫(yī)療和生物的屬性。

目前，3D打印界一致共識認(rèn)為，醫(yī)療3D打印是產(chǎn)業(yè)的主攻方向。

什么是醫(yī)療3D打印?就是使用3D打印的方法成型生物材料，特別是細(xì)胞材料，用來制造人工的組織、器官，還有各種假肢，手術(shù)導(dǎo)板等一系列生物醫(yī)療領(lǐng)域的產(chǎn)品。它是3D打印研究中最前沿的領(lǐng)域。現(xiàn)階段，醫(yī)療3D打印的應(yīng)用主要包括：血管打印、細(xì)胞打印、組織工程支架和植入物打印、假體打印和手術(shù)器械打印。

為什么要發(fā)展醫(yī)療3D打印?杭州電子科技大學(xué)教授徐銘恩認(rèn)為有三大方面的原因。

首先是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的規(guī)模特別巨大。美國衛(wèi)生部2009年做的一個調(diào)查顯示，美國醫(yī)療衛(wèi)生方面的開支每年高達(dá)2.5萬億美元，約占美國GDP的17.6%，占國民總收入的40%。美國衛(wèi)生部進(jìn)一步預(yù)測，到2018年，美國在醫(yī)療方面的支出將達(dá)到GDP的20.3%。這是個非常巨大的市場。“隨著人類物質(zhì)財富越來越富裕，生活水平越來越高，人類愿意花在生命上的錢會越來越多。在美國，我們可以明確看到的這個趨勢。”徐銘恩說。

其次，3D打印在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。生物3D打印技術(shù)的快速性、準(zhǔn)確性，及擅長制作復(fù)雜實體的特性，使它在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用前景。“我們看一下自己的身體構(gòu)造，每個人的身體構(gòu)造都不一樣，病理情況又存在特殊性和差異化。在臨床上經(jīng)常可以看到，哪怕同一部位肢體的殘疾，它的殘疾的長度、位置都不一樣。”徐銘恩解釋說，3D打印具備個性化的制造能力，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域會很受歡迎。3D打印與傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)影像采集，如CT、ECT等技術(shù)結(jié)合，再加上與3D建模技術(shù)結(jié)合之后，在人工假體、人工組織器官的制造方面將產(chǎn)生巨大的推動效應(yīng)。

再者，醫(yī)療3D打印是3D打印領(lǐng)域最重要的試驗場，關(guān)乎產(chǎn)業(yè)存亡興廢。相比于當(dāng)前的傳統(tǒng)制造技術(shù)，目前3D打印雖然有個性化的優(yōu)勢，但在生產(chǎn)成本上并無優(yōu)勢。進(jìn)一步講，我們平日接觸到的各種產(chǎn)品中，是否有那么多個性化需求?比如說水杯，在實際使用中并不需要太多個性化的元素。因此，3D打印在大多數(shù)制造領(lǐng)域中沒有競爭優(yōu)勢。但是，這世界上還存在兩個不計成本、不考慮性價比的領(lǐng)域，一個是醫(yī)學(xué)，另一個是軍事。醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的個性化需求非常高，也是不考慮性價比的領(lǐng)域。在3D打印界有一個共識，3D打印可以大規(guī)模推廣的第一個大的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域就是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。

細(xì)胞打印最具想象空間

在醫(yī)療3D打印中，最神秘、最尖端、最炫酷的細(xì)分領(lǐng)域，是細(xì)胞3D打印。這是在組織器官三維模型指導(dǎo)下，由3D打印機接受控制指令、定位裝配、細(xì)胞材料制造器官的新技術(shù)。

這一技術(shù)的形成，首先有一個基礎(chǔ)性的原理。2000年前后，科學(xué)家將人類動脈血管切成一節(jié)節(jié)的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，然后把這些環(huán)狀結(jié)構(gòu)套在一根線上，72小時后發(fā)現(xiàn)，這些血管切片又融合到了一起，形成一根新血管。這個實驗告訴我們，在體外，如果可以把不同的細(xì)胞在空間上按照人類的組織器官的細(xì)胞排布要求放在一起，這些細(xì)胞就會很快發(fā)生遷移、擴(kuò)散、自組織，重新組成一個器官，也就是說它能制造出一個全新的器官。

清華大學(xué)、麻省理工學(xué)院等學(xué)術(shù)機構(gòu)在細(xì)胞3D打印領(lǐng)域已有探索，它的技術(shù)原理就是將細(xì)胞一層一層打印在特殊熱敏材料上，打完之后將材料疊加就能得到需要的結(jié)構(gòu)。徐銘恩介紹稱，第一臺細(xì)胞3D打印機是用一臺正常的打印機改裝的，也是最早進(jìn)入商業(yè)化的細(xì)胞3D打印機。但由于一些技術(shù)沒有儲備好，這臺機器的商業(yè)化效果不好。

目前商業(yè)化做得最好的是3D Bioplotter技術(shù)，它是將細(xì)胞和瓊脂基復(fù)合材料共混，擠出成型在具有交聯(lián)劑的底板上層層疊加。美國Drexel大學(xué)的孫偉教授，研發(fā)出能夠連續(xù)擠出成型的三噴頭的3D打印機，這個技術(shù)可以進(jìn)行藥物毒性的肝單元結(jié)構(gòu)檢驗。

細(xì)胞3D打印應(yīng)用領(lǐng)域有哪些呢?第一個應(yīng)用領(lǐng)域是實驗室。它可以為再生醫(yī)學(xué)、組織工程、干細(xì)胞、癌癥等與生命科學(xué)相關(guān)的領(lǐng)域提供一個非常好的研究工具，甚至可以認(rèn)為它也能像傳統(tǒng)的生物醫(yī)學(xué)中的PCR技術(shù)和膜片鉗技術(shù)一樣極大地推動生命科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展。后兩個技術(shù)不但形成了兩個巨大的產(chǎn)業(yè)，而且還分別獲得了諾貝爾獎。

第二個可以做的就是構(gòu)建和修復(fù)組織器官，提供新的臨床醫(yī)學(xué)技術(shù)。這也是一個非常巨大的市場。隨著人逐漸的衰老，肝臟、腎臟、心臟、肺都會發(fā)生老化，這就像汽車一樣，當(dāng)汽車的發(fā)動機壞掉了，輪胎壞掉了，有配件可以買，或者說可以從其他車上拆一個配件下來。那么人體器官如果壞掉了怎么辦?當(dāng)然，腎臟可以進(jìn)行移植，但是移植過程中會發(fā)生排斥反應(yīng)，更關(guān)鍵的是沒有那么多移植的供體。國家每年有3-5萬需要進(jìn)行腎臟移植的患者，現(xiàn)有的供體完全不夠，而且用上去要終身服抗免疫排斥藥。最佳的方法就是用這個病人自己的細(xì)胞來生產(chǎn)它所缺損的器官。比如說，用細(xì)胞3D打印技術(shù)，打印出了人工的肝臟單元。除了肝臟以外，3D打印技術(shù)還能制造人工脂肪。比如隆胸，當(dāng)前隆胸多半使用硅膠填充，最終會帶來副作用。最佳的方法是用自己的脂肪細(xì)胞來做修補。

第三，細(xì)胞3D打印技術(shù)還可以做藥物研發(fā)領(lǐng)域的藥物篩選模型。2014年，美國制藥工業(yè)協(xié)會新藥研發(fā)投入大概是700億美元，其中僅輝瑞一家就投資100億美元。這么巨大的投資，每年可以產(chǎn)生幾個新藥呢?大概目前全球每年只會產(chǎn)生2-3個真正原創(chuàng)性的新藥。這可能是目前研發(fā)投資最大，產(chǎn)出最低的領(lǐng)域。為什么成功率這么低?舉個例子，假如我手里有一萬個化合物，要從一萬個化合物中篩選出可以治療糖尿病的藥物，最簡單的方式是找一萬個糖尿病的患者過來做實驗。可是，你能低成本地很快找到一萬個糖尿病患者嗎?而且，有些化合物是有毒的，吃下去死了怎么辦?科學(xué)家用動物來做，但也非常辛苦，而且老鼠的基因和人不一樣，對老鼠來說有用的藥物，對人可能完全沒有效果。在上個世紀(jì)八十年代，科學(xué)家提出了高通量篩選的方法，即用細(xì)胞或者單個的蛋白質(zhì)來做模型。然而三十年過去了，藥物開發(fā)速度并沒有加快。因為人體是一個復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，單個因子的升高或者降低，在人體整體環(huán)境中發(fā)生的情況有可能是截然相反的。因此，如果可以用3D打印做出人工的組織器官，可以做人工組織器官進(jìn)行篩選，就可以大大提升藥物篩選的進(jìn)程。

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