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清华大学激光快速成形中心主任林峰:3D生物制造呼唤新标准

来源:中国科学报 2013-08-06 孙爱民

  10岁男孩小嘉(化名)曾做过外耳再造手术,医生取出他的一截肋骨,结合腰部皮肤再造了右耳。可拆线后小嘉发现,再造外耳与自己的耳朵根本不对称,不论是颜色还是大小都很不合适。

  在我国,约有67万儿童要承受因耳朵不完全带来的困扰。现在,异军突起的3D打印技术或许为这些孩子带来福音。8月3日,清华大学激光快速成形中心主任林峰教授向公众展示了利用3D打印技术进行生物制造的可能。

  3D打印技术将传统制造中的“切削”工艺变为“堆积”工艺,可以在产品内部不同位置放置不同的材料。这种技术具有数字制造、降维制造、堆积制造、直接制造和快速制造的技术特征。

  “我们通过计算机构建健康外耳的模型,并通过镜像得到目标外耳的模型,然后通过3D打印机,用特殊的材料打印出外耳,进而移植到患者耳部。”林峰表示,这种技术不仅能保证再造耳与健康外耳形状对称,还能使患者免去传统手术造成的疤痕之痛。

  清华大学的科研工作者已经将再造耳在白鼠的背部长成。“效果非常好,估计未来4到5年就能应用于临床。”林峰在接受《中国科学报》记者采访时表示。

  这种应用属于3D生物制造应用的第二个层次,即打印材料与人体相容,但不能降解。之前,3D生物制造的第一层次已经得到应用,打印使用的材料与人体既不相容、也不能降解,可制造人体骨骼模型,应用于手术规划与假肢设计。姚明的医生向媒体介绍病情时,手里拿的骨骼模型用的就是三维打印出来的。

  而且,在不久的将来,3D打印技术或许让人体快速增高成为可能。据林峰介绍,传统的人体增高手术一次只能将骨骼拉伸1毫米,因为骨骼间隙太大不容易恢复,而3D生物制造的第三层次应用可以把与人体相容、能被降解的材料打印成骨骼支架,用于接通被拉伸的骨缝。“骨骼长通后,人体便可以将支架降解排出,实现增高目的。”

  “第三层次的应用已经在兔子身上实现,第四层次应用即打印活细胞还在实验中。”林峰告诉记者,这一技术成熟以后,可以打印出各种人体细胞,并可构建三维细胞结构和组织或器官胚体。

  作为生命科学与现代制造科学的新兴交叉学科,3D生物制造技术得到各国科研人员的青睐,美国国家航空航天局将“利用3D打印机打印人体组织”列为该机构重点资助的12项技术之一。

  不过,虽然各国新的3D打印设备与工艺不断涌现,可大规模的应用还远未实现。林峰告诉记者,3D生物制造各个层次的应用技术从实验成功到用于临床还需要走很长的一段路,质量标准、科技伦理和法律等都需要完善,“这些都是阻碍3D打印技术在医学领域大范围应用的因素”。

  “打破传统理念的3D生物制造技术诞生并成熟后,在过去的技术手段与传统的医学条件下制定的质量标准可能不再适用了,应该制定新的质量标准,尤其是在医学领域。”林峰表示。

(http://news.tsinghua.edu.cn)
[更新:2013-08-07 19:56:24]
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