人類的肝臟單元、血管、軟骨……只需輕點一下3D打印機,就能一一打出,而且細胞還是存活的。這可不是科幻電影里的情節(jié),而是在杭州一家“黑科技”公司內(nèi)真實發(fā)生的事。
捷諾飛公司董事長徐銘恩告訴記者,他們打印的制品已經(jīng)在皮膚、軟骨、脂肪組織的修復(fù)等方面陸續(xù)進入臨床實驗。
2014年,捷諾飛獲得第三屆中國創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽先進制造行業(yè)總決賽企業(yè)組第三名。如今,捷諾飛自主研發(fā)的生物材料3D打印機Regenovo,可成功打印出較小比例的人類耳朵軟骨組織、肝臟單元,打印的細胞存活率高達90%以上,可存活4個月。該技術(shù)不但推進了3D打印醫(yī)療器械、人工組織器官的臨床轉(zhuǎn)化進程,也為新藥篩選提供了全新的解決方案。
讓批量制造人體組織器官成為可能
“汽車壞了可以到4S店更換零部件維修,但如果人的器官壞了,現(xiàn)在還沒有一家可以隨時更換器官的‘4S店’。”徐銘恩說。
徐銘恩告訴記者,全球每年至少有600萬患者需要器官移植,但只有10萬人能夠等到合適的捐助者。此外,即便進行了器官移植,患者往往也會面臨免疫排異的問題。生物3D打印為人造組織器官提供了新的技術(shù)可能,由于是通過病人自身細胞培養(yǎng)而來,排異反應(yīng)的概率顯著降低,可避免終生服用免疫抑制劑,而且也不會因長時間等候器官捐獻者延誤病情。
2016年底,國家重點研發(fā)計劃推出“十三五”期間首個面向活細胞3D打印的“個性化植、介入器械的快速成型及生物3D打印技術(shù)”重點專項。捷諾飛聯(lián)合南方醫(yī)科大學(xué)、華南理工大學(xué)、北京301醫(yī)院、第二軍醫(yī)大學(xué)附屬上海長征醫(yī)院等單位聯(lián)合申報最終獲得立項支持。
2017年11月,捷諾飛推出了國內(nèi)第一代高通量集成化生物3D打印機“Bio-architect X”?!癇io-architect X”集納了50余項技術(shù)創(chuàng)新和突破,其打印噴頭可兼容多種打印原理并多通道協(xié)同,集成微層析成像系統(tǒng)可在線檢測打印質(zhì)量并反饋控制打印,從而實現(xiàn)對醫(yī)療制品的大批量穩(wěn)定制備。
“Bio-architect X的成功研制,標志著我國生物3D打印設(shè)備與國際先進水平,完成了從‘并跑’到‘領(lǐng)跑’的轉(zhuǎn)變。這是生物3D打印邁向臨床應(yīng)用的重要一步。”徐銘恩認為,未來幾年,生物3D打印將迎來一段突破期,或?qū)⒋蜷_一個大市場。
3D打印藥物篩選模型為新藥開發(fā)提供全新方案
由于缺乏準確的藥物篩選模型,新藥研發(fā)一直是個高成本、低效率和高風(fēng)險領(lǐng)域,國際上單個創(chuàng)新藥物的開發(fā)成本普遍超過10億美元,耗時10年左右。
徐銘恩告訴記者,進行藥物篩選最佳的方法是用人體,但這是法律道德不允許的。目前的藥物篩選技術(shù)主要是高通量藥物篩選和動物模型藥物篩選。其中高通量藥物篩選的相關(guān)率小于1%,動物模型藥物篩選的無關(guān)率達58%,平均每100個動物試驗結(jié)果好的藥物只有不到10個可以走完臨床試驗,這使得新藥的轉(zhuǎn)化率極低。
“新一代的生物3D打印機,可以用人源細胞3D打印的組織構(gòu)建病理模型,能準確反映化學(xué)和生物藥物在人體內(nèi)的藥理活性,從而提高藥物篩選成功率,將為創(chuàng)新藥物開發(fā)帶來革命性改變。”在徐銘恩看來,由技術(shù)而衍生的新藥開發(fā)市場將會是一片藍海。
“用生物3D打印出來的組織器官進行藥物篩選,將給整個藥物篩選體系帶來革命性的改變?!毙煦懚髡f,他們也在嘗試一些更有意思的工作,比如把細胞打印到芯片上,然后讓細胞和芯片之間建立信號的傳導(dǎo)。但他也反復(fù)強調(diào),藥物和醫(yī)療器械的研發(fā)都需要一個很長的周期和大量的資金投入,這是生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的規(guī)律。因此無論時間上還是投入上都要有耐心,不能急功近利。
“也許有一天,我們可以用3D打印技術(shù)做出人工的、人造的感受器官來,比如眼睛、鼻子。生物3D打印技術(shù)也可以幫助研究腦機接口的科學(xué)家研究清楚細胞和芯片之間是怎么傳輸信號的,可以用大腦直接操控機器?!毙煦懚鲗ι锟萍嫉奈磥沓錆M信心,但同時,他也有自己的堅守——“敬畏生命,這是探討生物3D打印乃至整個醫(yī)療行業(yè)商業(yè)模式的前提,任何放松警惕和打擦邊球的行為都可能造成重大后果?!?/font>
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