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这不是科幻,是现实——3D打印在医学领域的应用
文章来源:本站 人气: 112 发表时间: 2021-01-28 16:18

2000年以来,3D打印机首次应用于医学领域,首先在牙齿、人体种植体和定制化修复过程中使用,此后,医学领域的应用发生了巨大的变化。近期发表的研究表明,3D打印机能够制造出人体各种器官组织,包括骨骼,耳朵,气管,颌骨,眼镜,细胞,血管,组织等等。现在,3D打印在医学上的应用主要有以下几个方面:器官和组织的制作;假体的制作、植入和解剖模型;药物发现、传输和剂型研究。

.生物组织与器官打印

以激光、喷墨、挤压成型为主的生物3D打印系统,以喷墨打印技术最为常见。该方法是根据数字模型的轨迹将活细胞或生物材料的液滴沉积到基底上,以复制人体组织或器官。多个打印头可用于存放不同类型的细胞(血管、肌肉),以满足整个生物组织和器官的形成。

3D方法打印器官的过程包括:①建立血管和组织的三维数字模型;(2)制定打印策略;(3)分离干细胞;(4)将干细胞分化为特定器官的细胞;(5)准备包括特定器官细胞、血管细胞和运输基质的博客,并将其放置在打印机上;(8)进行生物3D打印;(9)将打印过的器官置于生物反应器中。在细胞印刷中,激光也被应用,激光能量经常用来激活细胞,提供对细胞外环境的控制。3D打印技术在生物器官领域还处于起步阶段,但已经可行。研究人员已经用3D打印机制作了膝关节半月板,心脏瓣膜,脊柱盘,其他软骨和人造耳。

目前,国外许多生物技术公司都在研究组织器官再制造技术。奥加诺沃的研究人员正在使用这项技术打印肝脏组织,他们希望这些材料能有助于新药的筛选。

二、手术用解剖模型。

3D打印技术是手术过程中解决人的个体差异和复杂性的理想方法。利用3D打印技术可重建解剖模型,供医生研究或模拟手术,提高了对病人病情的了解和手术成功率。

由于脑神经、血管、脑结构和头颅结构错综复杂,仅根据2D图像很难获得更全面的信息,因此3D打印的神经解剖模型能够更清晰地显示出人体复杂的神经网络系统,如果我们理解存在微量偏差,就会对后续的解剖过程产生潜在影响。真实的3D模型能够全面地反映病变与正常脑结构的关系,对于指导随后的手术操作非常有帮助,也可以为神经外科医师在面临困难的手术前提供演示。另外,利用3D打印模型还可以更好地研究脊柱的变形。

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.3D打印药物输送装置

3D打印技术性早已应用于药品研制,有望变成革命性技术性。3D打印技术的优点包括:精确控制滴度和剂量,良好的重现性,能制备出复杂药物释放曲线的制剂。通过使用3D打印,复杂的药品生产流程也可以被标准化,从而使其更加简单和可行。3D打印技术对个性化医学的发展也起到了非常重要的作用。

.定制化药物

药品研发的目的是提高疗效,降低副作用的风险,这个目标可以通过应用3D打印技术来实现,从而产生个性化的药品。口服片剂是最受欢迎的药物剂型,因为它具有容易制造、避免疼痛、准确剂量和患者服从治疗等特点,然而,目前尚无制备片剂等个性化固体剂型的可行方法。现在,口服药片是由诸如混合、碾磨、干燥和湿润的粉末组分制粒,通过压缩或铸模制成药片。每一生产步骤都可能给制备药物带来困难,例如药物降解和形态改变,最终可能导致配方问题或大量生产失败。而且,这些传统的制造过程并不适合创造个性化的药物,限制了具有高度复杂几何结构、药物释放新曲线和长期稳定性的定制剂型的制造能力。

药师可以通过分析患者的药理学档案和其他一些特征,比如年龄、种族或性别,来确定最好的药物剂量。制药工人可以通过3D打印系统打印和分发药物。必要时,剂量可根据临床反应作进一步调整。

3D印刷技术还可以应用于新的药物制备,例如药物含有多种活性成分。对有多种慢性疾病的病人来说,可在医疗点上打印出所需的药片,一种药片就能给病人提供精确而又个性化的多种药物治疗,从而帮助病人更好地坚持服药。将来,药店可以直接向顾客销售3D打印定制的药物。

3D打印已成为许多领域的变革工具,其应用范围随着3D打印机性能、分辨率和原材料种类的增加而不断扩大,研究人员利用3D打印技术不断改进现有的医学应用,以探索新的医学发展方向。






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