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(jī)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(jī)可以再現(xiàn)數(shù)字照片和文檔一樣，3D打印機(jī)可以構(gòu)建計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）文件設(shè)計(jì)的任何東西。根據(jù)來自CAD文件的指令，當(dāng)3D打印機(jī)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(shí)，3D打印機(jī)向上移動(dòng)，噴墨器將微量的材料落在3D打印物體的頂部上。這些機(jī)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(gè)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(jī)的多功能性擴(kuò)展到生活結(jié)構(gòu)。他們對(duì)噴墨打印的修改使得25％至85％的印刷細(xì)胞在孵化24小時(shí)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(zèng)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(zèng)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(jī)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(zèng)者數(shù)目與依賴器官捐贈(zèng)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?？紤]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(dòng)力。因此，器官捐贈(zèng)的受益者必須在其余生中削弱其對(duì)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(shí)驗(yàn)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(jī)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(shí)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(shí)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(shí)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(dòng)化器官捐贈(zèng)，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(gè)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(gè)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(zèng)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(bào)告說，其生物打印機(jī)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(diǎn)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(shí)。當(dāng)生物打印機(jī)發(fā)展時(shí)，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(cè)試其在生物打印組織上的藥物。這些測(cè)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(yàn)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(duì)人類進(jìn)行產(chǎn)品測(cè)試的嚴(yán)格規(guī)定的機(jī)會(huì)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(cè)試其產(chǎn)品。
在像Organovo這樣的公司獲得這種類型申請(qǐng)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(huì)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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