三维器官打印可能是一个相对较新的现象,但是通过使用健康的替代疗法来治愈患者身体中患病部位的想法可以追溯到数百年前。事实上, 关于史密森尼的文章 详细介绍了这种做法的历史,可以追溯到公元三世纪。然后,据称有两名外科医生圣徒科斯马斯(Cosmas)和达米安(Damian),将“最近去世的埃塞俄比亚沼泽地的腿部附着在白色罗马…众多文艺复兴时期艺术家描绘的主题。”随着时间的流逝,特别是医学和器官移植领域发生了许多变化并迅速发展,直到1954年,历史标志着第一次成功的器官移植。

30年后的1984年,国会通过了 国家器官移植法,“建立了器官采购和移植网络(OPTN),以维护器官匹配的国家注册机构。”但是,器官的需求仅超过捐赠器官的需求,这个问题一直困扰着外科科学,直到今天。美国国家肾脏基金会估计,根据需要的器官,病人姓名到达移植名单顶部所需的时间通常会超过数月甚至数年。例如, 肾脏的平均等待时间为3-5年。不幸的是,这些患者中有许多在从另一个身体取回要使用的器官之前就死于疾病。

什么是器官的3D打印?

3D打印,也称为快速原型制作,是通过使用诸如金属,陶瓷,聚合物和可生物降解材料之类的材料,从与现有对象相似的方式创建新对象。在医疗领域,3D器官打印具有许多优势。 如上一篇有关“医疗保健专家”的文章所述,其中一些包括:

  • 显着减少手术时间的能力。实际上,研究表明3D打印。可以将手术时间从97小时减少到23小时。
  • 提高手术效率和准确性。
  • 及时拯救生命的能力。

为了对器官进行3D生物打印,首先要准备具有血管设计的器官的蓝图。然后制定一份生物打印计划。将干细胞分离,分类并装入相关打印机。最后,在翻译之前,将要打印的器官进行生物打印并放置在生物反应器中。从理论上讲,这听起来像一个相对简单的过程。但是,器官打印确实有很多挑战,并且打印过程执行不当可能会对相关患者造成严重后果。从产生详细的血管生成或人造器官到找到可印刷且在医学上安全的材料,要大规模进行器官印刷在经济上可行,还有很长的路要走。

为什么我们需要器官打印?

尽管面临挑战,但器官印刷仍是一个小时的需要。 考虑卢克·马塞拉(Luke Massella)的案例是一名脊柱裂患者,其膀胱功能障碍迅速升级为肾功能衰竭。 Massella也许已经屈服于透析的终生,如果不是因为他的医生的精巧结合技术的进步。在实验室条件下,他的医生用一块衰竭的膀胱为他培育了一个“新膀胱”。使用增材制造(也称为3D打印),医生能够“不仅创造诸如皮肤的扁平组织,还创造出用于血管系统的管状结构以及诸如膀胱的空心器官。”由于医生是用他自己的细胞制成的,这种新的膀胱容易被Massell的身体接受。此类案例说明器官打印非常有益,大大减少了异物排斥在体内的机会。

其次,器官印刷在扩大规模后,能够以有竞争力的价格为最需要的器官提供器官。到2030年, 60岁以上的人数急剧增加。实际上,预计老年人口将达到约15亿。人口老龄化意味着在不久的将来所需的器官移植数量只会增加。另外,随着预期寿命的增加,捐赠器官的可用性降低。在这种情况下,对器官,假肢和印刷替代品的需求至关重要。

因此,器官的3D打印具有彻底改变移植手术和组织工程的潜力。医疗行业中的3D打印利基有望至少值得 到2025年将达到35亿美元在2017年至2025年之间的年增长率为17.7%。

器官打印的优点很多。从解决器官可利用性问题到最大程度地减少排斥器官的风险,再到使用患者自己的细胞来制作器官,都可以缩短恢复时间;使用定制器官可以极大地改善患者的医疗保健。 3D打印的器官也 大大降低一般手术风险,因为外科医生能够根据患者的器官规格来制造模式器官。反过来,外科医生可以更好地可视化需要手术的确切器官,甚至在必要时甚至可以在已打印的模型器官上进行手术演练。最后,减少手术室时间的利用可以降低患者的医疗保健成本,提高医疗服务提供者的利润率,并提高整体效率。因此,克服与器官打印相关的挑战至关重要,这样,世界各地的更多人才能获得更好,更便宜的医疗保健选择。