生物3D列印成為「新風口」 技術迎來不斷突破

近幾年間，3D列印技術在全球範圍內一躍成為新焦點，我國在「十三五」規劃中也重點提及打造3D列印生態鏈。據相關數據統計，2020年全球3D列印市場價值將超過200億美元，而生物醫療3D列印市場將持續保持高比例增長。

不同於我們所熟知的工業及消費級3D列印技術，生物3D列印技術是一種融合材料學、細胞學、工程學以及3D列印等多學科和領域的新型再生醫學工程技術。先通過計算機處理CAD數據模型，將三維模型分為多個二維層面，再以細胞或者生物構造塊等活性材料為原材料，按照二維層面逐層累加材料，以重建人體組織和器官等生物產品。

隨著全球醫療健康產業的發展，生物3D列印技術逐漸受到青睞，在醫療模型、假肢、齒科手術模板、顱骨、頸椎人工椎體及人工關節等方面應用前景可觀，實用性、可替代性都極具優勢。對此，上海大學快速製造工程中心胡慶夕教授認為：「組織缺損是人類健康面臨主要危害之一，生物3D列印是解決組織缺損的重要方法，從而實現自身有功能的活體組織的永久性替代，實現組織缺損的完美形態修復。」

生物3D列印技術突飛猛進

近期，生物3D列印公司Organovo通過臨床數據，證明了生物3D列印人肝組織植入物是如何生存和維持功能的。其首席戰略官和執行副總裁Eric Michael David解釋說，「我們的臨床數據表明了血管和組織移植的可能性，並意味著3D列印組織能鼓勵血管生長和骨髓融合。」預計，Organovo公司生物3D列印肝臟組織可以在2019年左右通過FDA的審核。

2016年12月11日，中組部首批「千人計劃」國家特聘專家康裕建教授代表四川省生物增材製造產業技術研究院、四川藍光英諾生物科技股份有限公司、四川大學華西醫院再生醫學研究中心向全球發布了由其團隊承擔的3D生物列印促進人工血管內皮化的研發項目取得的重大突破：全球首創依託幹細胞生物墨汁技術構建的3D生物列印血管成功植入恆河猴體內，實現血管再生。康裕建教授認為，這項幹細胞應用技術的突破標誌著在世界範圍內3D生物列印技術在臨床應用的開啟，同時將引領幹細胞製造組織、修復器官的再生醫學新時代。

此外，哈佛大學的Jennifer Lewis實驗室的科學家邁出了創建人工腎臟的第一步。通過3D印表機，Jennifer Lewis和她的同事創建出了腎小管，能夠為血液流動提供血管網路，一定程度上可以代替生物捐獻腎臟。要完成3D列印腎小管，首先要在室溫下用一種含有人類幹細胞的凝膠支撐3D組織網格。隨後再使用另一種可在冷卻時變成液體的凝膠流出網格，以留下可生長的血管。將材料封閉在細胞外基質中，將生長因子加入到中空通道中，以促使幹細胞分化成特定的細胞類型。這種3D列印的腎小管可以存活超過兩個月。

生物3D列印成為「新風口」

再過去的幾年中，生物3D列印領域已經取得了諸多重大突破，如3D列印人類皮膚、骨骼、甚至是功能齊全的甲狀腺，這些都為實現更為複雜或獨特結構的器官列印鋪平了道路。隨著技術的發展，科學家正在逐步攻克器官列印難題，未來生物3D列印可替代功能器官或許並不是夢。

除了提供一種創造可行的人體器官的方法外，生物3D列印還是進行先進藥物測試程序的關鍵。生物學家現在可以3D列印人類幹細胞組織來有效的測試某些藥物對人體器官的影響，如科學家3D列印出功能類似於人類肝臟的一部分組織之後，將某些藥物注射到這些組織中並觀察其的反應。這種測試藥物的方法比在動物身上進行實驗更有效果，同時，還不會受到倫理的譴責。

因此，美國食品和藥物管理局(FDA)與各大公司展開合作，為更好地將3D列印技術應用到醫藥與醫療領域，比如推出3D列印藥丸、3D列印植入物、3D列印器官和組織等。據相關數據顯示，目前北美在全球生物3D列印市場中佔據最大份額，2015年估值接近1億美元。在2016年至2022年期間，全球市場預計將以35.9％的年複合增長率進行增長。

生物3D列印無疑已經成為「新風口」。在2017年3月7日於上海舉辦「OFweek 2017中國3D列印技術產業大會」上，胡慶夕教授將具體介紹生物3D列印的研究意義和研究現狀，並對國內外最新進展情況進行詳細解讀，探討生物3D列印技術的產業機遇！