在Jason Chuen看来 3D打印将会改变医药行业。
Image: 路透社/ Nir Elias

近来有新研究向医药专家警示了3D打印未来在该领域进行应用的潜力。

3D打印技术将会改变医药行业，无论改变的是特殊患者的手术方式、定制的假肢还是个性化需求的药物，甚至是3D打印的人体组织，墨尔本大学临床研究员、奥斯汀健康中心血管外科主任Jason Chuen介绍道。

Image: 墨尔本大学

像软管一样的动脉将血液从心脏传输出去，外科医生Chuen在向患者的动脉中植入大小像一支笔的支架之前，会先在患者体内进行练习——当然不是真正的患者而是塑料的模型。

他在墨尔本奥斯汀医院的办公室里配备了一个3D打印机，亮色的塑料动脉模型放在窗台上。这些模型都是通过模仿真实的患者，通过CT扫描、超声波和X光制作的。

“通过这些模型，我可以更容易地估测支架的位置和弯曲程度是否在我放置的时候和设想的完全一致。”Chuen介绍说。

“当下3D打印正处于医学研究的最前沿，但是在未来，技术在卫生保健领域将被所有的人视若平常。”他说。

从其核心来讲，3D打印是通过计算机技术的应用，根据数字建模方案使用热塑性塑料、金属粉末、陶瓷粉末等材料分层加工，从而实现制造三维物体。这种技术已经用于制造玩具、食物、战舰，生产特制的假肢甚至无人机。医药行业的应用则是另外一个前沿领域。

Image:墨尔本大学奥斯汀医学3D打印实验室

墨尔本奥斯汀医院的Chuen和Jasamine Coles-Black在《澳大利亚医学杂志》联合发表了最新的论文，以下便是根据该论文列举出的3D即将改变的五大医药领域：

1、生物打印

这个词听起来像是来自《弗兰根斯坦》一类的科幻小说，但是我们最终能够打印出人类的器官吗？Chuen认为未必如此，但是他确信未来我们将可以使用3D打印制造人类组织结构，从而完成器官的一些基本功能，取代一部分移植器官的需要。

科学家已经开始用3D打印技术制造“类器官”在很小的尺寸上模仿真正的器官并用于研究。这些类器官由可以刺激分化变为肝、肾等特定器官功能单元的干细胞制造。他们所认为的挑战则在于按比例将类器官放大为一个结构，使其能够在患者体内促进衰竭中的器官工作。

这类“生物打印”使用计算机控制的移液枪将培养出的细胞悬浮在营养丰富的溶液中并在一个悬浮于凝胶的平面中“打印”出来。如果没有这种胶体的话细胞会变成潮湿无序的细胞团。

Chuen认为，这种方法的问题在于，细胞一旦进入凝胶中很可能在几分钟内死亡。这并非只是类器官这类可以快速制作然后移回营养液中的小型结构所面临的问题，人们尝试着制造大一些的组织如器官面临着同样的问题，因为在制作完成时最开始一层的细胞已经死亡了。

“除非取得了可以使细胞在进行打印时存活的研究突破，否则我认为打印整个人的器官仍然是不可能的。但是如果有可靠的方式制造类器官或者各个组成部分，我们可以将他们组合在一起发挥器官的功能。”Chuen表示。

2、多种药物合一

人们会经历各种各样的疾患，老年人往往依赖于整天服用各种药物。但是设想一下，一片药能否取代医生所要求的十片呢？

根据Chuen的论文，3D打印正在为这种想法提供可能性，为自定制药物开辟一片新世界。

3D打印的精密度意味着药片可以包含几种释放时间各不相同的药物，而非简单地嵌入一种药物使其在固定时间内溶解、释放成分。一个由3D打印的包含三种不同药物的“多效药片”已经为糖尿病和高血压患者开发出来。

未来也许医生不会给你开处方，而是给你一个打印说明的数字文件。

3、手术的演练

对于使用3D打印的模型来演练手术步骤的研究显示，这样的手术可以以更快速度完成，同时给患者带来的创伤也更小。而节约下来的成本也是相当可观的，Chuen指出，运行一个手术室每个小时需要2000澳币，相当于每分钟超过30澳币。

Image:墨尔本大学奥斯汀医学3D打印实验室

Chuen和Coles-Black已经开始打印患者肾脏的复制品来帮助奥斯汀医院的医生准备肾脏肿瘤的切除手术。这类硬塑料模型如果改为由热塑性聚氨酯塑料等比较昂贵而具有韧性的材料制成，效果可以更为逼真。Chuen办公室里的硬塑料动脉模型花费了材料费约15澳币，然而如果使用软塑料费用就会增至50澳元。

3D打印生物模型的实际开销并非只有材料和打印机，同时还包括将扫描结果转化为打印文件的软件。Chuen使用的3D分解软件每年大概需要花费2万澳元。

4、定制假肢

自3D打印快速发展以来，人们很快发现了使用这种技术为宠物制造假肢的机会——包括狗、鹅甚至乌龟等宠物。与人不同的是，针对宠物的假肢没有大型产业链。但是随着3D打印越来越多地用于制造精确针对病人需求的假肢，大型产业链也将成为过去。

“比如，在髋关节置换手术中，医生不得不截掉患者的骨头来适应假肢。但是在未来。使用3D技术打印一个适应患者自身的假肢将会很常见。”Chuen说。

5、广泛的生产

就在3D打印促使药品和设备的个性化生产时，这种生产本身趋向于小范围化。装满包装好的药品和假肢的仓库在未来将会被数字设计文件取代，医院和药房将可以根据患者的需求，用储存的原材料进行下载、打印，Chuen介绍道。

他表示，这样分布式的制造，会使药品和设备在全球各地都得到均等利用，只要当地的医院具有打印技术并且能够获得原材料。

然而，Chuen提示说分布式生产会带来新的风险，即最终产品的质量控制。这种方式需要从供应者到药品、设备生产者的根本性的责任转移。“这会呈现出一个巨大的转变，我们不得不弄清楚如何使它行得通。但是如果我们使用了正确的规则，它将会改变患者获取药品的方式。”

但对于Chuen来说，在医学3D打印中当下的挑战是保证医学专家他们自己掌握技术的最新动态，因为只有他们的临床经验才能驱动技术的成功应用。

“这是一种革命性的技术，它将会使医疗护理的质量提高、成效加快，并且更加个性化。但是我们需要更多医学专家开始探索、尝试这种新技术到底能做些什么，因为许多我们过去认为不可能的事现在都已具备可能性。”

“我认为我们正在走向这样一个世界，如果你能想象出来一个事物，你将能够把它打印出来——所以我们需要开始想象了。”Chuen说道。

作者Andrew Trounson是墨尔本大学资深记者
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翻译：达沃斯博客翻译小组 徐嘉莹
责编：刘博睿
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