聚焦“2015年BT國際領袖峰會”
9歲女孩的右耳廓先天發育不全，今年7月份，港大深圳醫院整形外科團隊通過3D打印輔助的耳廓塑型再造手術，讓女孩再長出一個正常的新耳朵；6歲男孩患有先天性成骨不全癥，生下來就是“玻璃骨”，雙腿骨折已經有二三十次了，骨折過多導致雙腿慢慢彎成了交叉的環狀，最新的3D打印技術打印出一個1︰1仿真的下肢模型，再在模型上精準設計手術方案，于今年6月順利進行截骨矯形手術，讓他成為一名能獨立行走的“鋼鐵俠”……一個巨大的市場在不斷的創新當中漸漸打開那扇門。
3D打印活體器官還有多遠？
6歲“瓷娃娃”男孩雙腿彎成環，3D打印幫其變身“鋼鐵俠”。南方日報記者朱洪波攝
可以看到，3D打印在醫學臨床上的研究和應用已經越來越多。近日，國內首個3D打印骨科植入物——3D打印人工髖關節產品也獲得國家食品藥品監督管理總局注冊批準。
那么，3D打印活體器官還有多遠呢？23日，在2015年BT國際領袖峰會“醫用新材料與3D打印分論壇”現場，來自3D打印研究和產業界的專家就醫用新材料和3D打印的新方法、新發現和成果轉化等進行交流和研討。記者從會上了解到，生物3D打印活體器官還面臨技術、倫理和監管政策等方面的挑戰，目前離器官打印仍比較遙遠。
應用
3D打印仍以輔助手術為主
3D打印是第三次工業革命的重要技術，實際上3D打印在其他領域的應用很多，但在醫療事業上剛剛起步。在臨床上，3D打印仍是一個輔助技術，在骨科、整形外科、牙科等領域，利用3D打印技術打印出“一模一樣”的器官模型，讓醫生根據模型制定手術方案等，降低手術風險。
而在醫學領域，未來最具想象空間的是生物3D打印技術，可以“打印”出功能性的人體器官。什么是生物3D打印呢？清華大學機械系教授、邁普再生醫學科技有限公司創始人之一徐弢介紹，生物3D打印是利用3D增材制造原理，以加工活性材料包括生物材料、生長因子、細胞等為主要內容，以重建人體組織和器官為目標，跨學科和領域的新型再生醫學工程技術。生物3D打印代表了3D打印技術的最高水平。
生物3D打印分為四個層次。第一個層次是沒有生物相容性要求的材料，普通材料可以打印，例如醫療模型和體外醫療器械。第二個層次是有生物相容性要求，要進入人體，但是不需要降解，以陶瓷和金屬為例，屬于永久植入的概念。第三個層次是比第二個再高一些，材料可以降解，更為重要的是刺激它能夠打開人自身修復的機制，就是組織工程支架的概念。第四個層次是以活性細胞、蛋白儀器其他細胞外基質，用人的細胞打印活組，更遠的是打印活組織用到人身上。
“現在第一層次的技術已經突破了，正在轉化階段。”徐弢說，第二層次是永久植入，目前國內西安交大的研究成果也正在報批，北醫三院的3D打印多孔椎體產品也進入臨床階段。
第三個層次是組織工程支架概念，隨著組織生長的要求，慢慢降解，把位置讓給新生組織，甚至打開新生組織生長機制。清華大學通過低溫沉淀成形制造的3D打印做了一些臨床動物試驗，對照起來發現有明顯的好處。目前第一到第三層次的生物3D打印技術相對成熟，有產業化的競爭。第四個層次把細胞介入基本單元，屬于前沿科學，是現代意義上的生物3D打印，這也是目前科研重點攻克的方向，“如果研發成功，就具有非常大價值和意義，就搶占了產業的制高點。”徐弢說。
產業
標準化產品早于個性化產品
一個好的技術不應用于臨床就是沒有意義的，這就需要實現科研的產業化。據了解，一個具有三類的植入醫療器械功能的生物3D打印產品從研發到上市至少需要6年的時間，其中動物驗證要2年，型式檢測也就是理化及生物學評價需要1年，臨床試驗要2年，注冊報批要1年。目前國際上已經上市的生物3D打印標準化產品有硬組織的植入產品、椎體融合產品和其他個性化產品。
“生物3D打印產品產業化有一個特點，就是其標準化產品的商業化要早于個性化產品。”徐弢說，例如髖臼杯表面打印。邁普再生醫學產業化的思路就是從標準化起步，再做個性化，“先把打印材料，再把藥結合起來，再把藥和器械結合，最后是活性組織細胞”。該公司已經產業化的標準化產品，就包括人工硬腦膜、尿失禁懸吊帶，還有個性化顱骨醫學3D打印模型。其中，人工硬腦膜是世界上第一個硬腦膜產品，2011年在歐盟上市，2014年獲得國家食藥總局的批準，在國內已經有兩萬多例的臨床實驗。
徐弢表示，生物3D打印下一個產業方向是材料和藥物聯合打印，因為在傳統用藥方面有一個很大的屏障，就是藥到達不了腦部，而用材料和藥物聯合打印，提升了抗腫瘤、抗感染藥的價值。此外，邁普再生醫學正在研究干細胞與材料的聯合打印，例如治療小兒腦癱，可以采用干細胞與材料的聯合打印，增加10倍的干細胞數量。
挑戰
仍存在政策法規及標準問題
生物3D打印雖然有一些產品已經進入臨床并開始產業化，但是要實現打印活體器官的愿望還面臨許多挑戰。
首先是技術上。一是打印器官的形似和神似的問題。除了內部結構和外形要求以外，神似能否達到呢？把細胞堆積在那里，它是否按照正常的生理發育學變成正常的組織器官？這里就涉及很多問題，例如細胞和細胞之間怎么交流？二個挑戰是血管網絡。沒有合適的血管網絡的重建，只有2-5個立方毫米的組織沒辦法活下去。人體自身還有再生的機制，就是毛細血管，而打印產品卻是不具備的。
其次是人類倫理問題。與生物克隆、干細胞遇到的人類倫理的挑戰不一樣，器官打印要取出成體細胞，成熟之后移植到體內，而且這個細胞來自自體，沒有免疫的問題。
除了技術、倫理外，還有政策法規和標準問題。目前生物3D打印不管是材料、技術還是檢測上，都還沒有統一的國家標準。“用大眾消費品的概念做醫療產業的東西不見得是不好的主意。我們一再呼吁早期介入國家標準制訂工作。”中國醫療器械行業協會外科植入物專業委員會理事長聶洪鑫表示，監管部門對新材料的認知程度遠遠不夠，新材料的標準修訂是一件非常重要的工作。她建議在國內標準的翻譯、引入和自己標準的修訂、制訂工作方面，專家或者企業界研發人員應早期介入。
打印活體器官到底還有多遠？“這個問題還沒有答案。”徐弢說，借助美國國家科學基金會的發展路線圖，2—3年可打印植入物、假肢、支架、細胞，5年實現病和藥理模型，10年打印功能組織，15年完全實現活體器官。“雖然現實離器官打印還比較遙遠，但是人類還是要有想法。這是《終結者》電影的片斷，這種液體機器人能夠慢慢形成，變成一個有生命力的人。”徐弢說。