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当我在《被采访》杂志时,徐觅博士刚从一次长途出差回来。在他广州科学城的办公室里,灯亮着,窗户是绿色的,一个黑色的电脑包被随意放在桌子旁边的地上。

3D生物打印刻划远程医疗

美国细胞印刷专利的所有者曾经印刷了一颗动物心脏。作为第一作者,他发表了世界上第一篇关于细胞印刷的学术论文,他的第一个器官印刷技术被美国商业2.0杂志评为“21世纪改变世界的六大技术之一”。徐觅2001年去美国留学,八年后回到中国创业。他与弟弟袁玉玉共同创办了广州麦普再生医学科技有限公司(以下简称“麦普公司”)。

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从实验室到公司的成立,徐觅说,他思想上的最大变化是从以前的技术转向现在的市场需求。目前,麦普的3d打印硬脑膜补片和尿失禁吊带已经投放市场,个性化颅骨产品正在临床阶段,另一个糖尿病足产品正在开发中。

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硬脑膜补片的商业化

当脑膜受损时,它们被贴上一层石膏样的膜,细胞自然地爬上并覆盖它们,最后受损部分愈合,贴上的膜在“工作”后自然降解。

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这种神奇的“膏药”是麦普自主研发的生物3d打印生产的硬脑(脊柱)贴膜(商品名为“莫瑞”),是中国食品药品监督管理局(港产0506) (cfda)批准的第一个生物3d打印产品。

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与传统技术生产的同类产品相比,bio-3d打印生产的硬脑脊膜贴片不仅能快速促进自体细胞和血管定向有序生长和爬行,而且无化学残留、发热和病毒感染的风险,一年后最终降解为水和二氧化碳。

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全世界有成千上万的患者使用瑞膜,其中中国有超过1万人。徐伟告诉《中国商报》记者,强生、美敦力等公司十多年前就开始生产脑膜补片,占据了很大的市场份额,而新面膜之所以能打入这个市场,是因为现有的脑膜补片产品大多是动物材料,而动物源性胶原蛋白具有吸收快、发热风险大等缺陷。在日本,由于使用动物材料制成的脑膜补片,甚至有100多名患者感染了疯牛病。瑞电影中使用的合成材料避免了这些问题。"莫瑞刚刚适应了升级这些产品的需要。"徐觅说。

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现在听起来好像莫瑞的空出生得很顺利,但事实并非如此。尽管R&D周期为五年或六年,但莫瑞的推广自启动以来经历了困难。徐觅的合伙人袁玉玉回忆说,他们第一次出国是为了参加世界上最大、规格最高的医疗器械展览会。因为这些产品只装在塑料袋里,它们一度被误认为是骗子。在五天内飞往五个国家与代理商的“空中国飞人”会面,这方面不乏经验。

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莫瑞比动物原料贵10% ~ 20%。徐觅认为,植入式医疗产品的价格并不那么敏感,人们使用它们是因为它们的质量好,而不是因为它们便宜。因此,莫瑞在走出国门时并没有失去它的价值,它的定价与它的主要竞争对手强生公司相似。

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莫瑞已在欧洲、中国、韩国等地获得相关认证,目前正在美国进行认证。徐觅透露,一家在业内排名很高的美国公司已经表示有意与美国麦普全面合作。

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生物3d打印的演变

生物3d打印最早出现于20世纪90年代,最初打印一些医学模型,并广泛用于牙科手术指南。在过去的20年里,用于生物3d打印的生物材料越来越丰富,涉及金属、陶瓷、聚合物甚至细胞,创新应用层出不穷。

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国际生物制造学会会长、国家千人计划学者、清华大学生物制造创新团队孙伟教授根据所用生物材料的生物特性和生产时间将生物三维打印技术分为四个层次:

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一种是制作一个原型来帮助医生进行外科分析,它是由没有生物相容性要求的材料制成的。应用包括3d打印医学模型和手术指南。麦普公司橱窗里展示的几个3d打印人脑模型就是这样的产品。这些逼真的模型经过处理,根据医院提供的数据转换成3D数据并打印出来,可以帮助医生制定准确的手术计划。

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第二,永久性植入物由生物相容性和不可降解的材料制成,最常用于硬组织植入物,如骨骼,但这些材料是惰性的,不会与人体组织发生反应。

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第三,组织工程支架采用生物相容的可降解材料制成,植入的支架能够激活人体独立的修复机制,从而在一定程度上达到组织再生和修复的目的,如膜。

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第四,利用活性细胞、细胞外基质、生长因子等。模拟人体组织的自然结构,进行可控有序组装,制成具有生命功能的体外仿生三维生物结构。应用包括再生医学中人体组织和器官的替换和修复,药物筛选中细胞组织的药理学模型等。这种水平,即细胞和器官的3d打印,是现代生物3d打印。

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3d打印也是许多资本追逐的领域。根据国际快速制造业权威报告《2014年沃勒报告》的数据,2013年全球3d打印销售收入达到30.7亿美元,其中生物3d领域的应用占13.7%,复合平均增长率为34.9%。沃勒预测,未来3d打印行业将继续保持两位数的增长速度,到2020年将达到210亿美元的市场规模,其中生物3d打印的增长势头更强。

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生物3d打印的标准化产品是意大利公司在2007年开发的髋臼杯,它模拟骨小梁的微观结构,促进骨组织的生长。大多数生物3d打印的标准化产品都集中在骨科领域。

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徐觅解释说,骨的常用替代材料是钛合金。为了使它与人体骨骼更相容,有必要降低钛合金的强度,并且有必要在它上面打一些孔使它成为蜂窝状。使用传统制造方法既耗时又昂贵,3d打印可以很好地解决这个问题。

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另一个重要领域是细胞印刷。这也是徐觅之前研究的重点。目前,世界上一些公司已经使用细胞打印技术打印出用于药物检测的肝脏和肾脏。对此,徐觅表示,虽然细胞印刷的组织修复产品技术取得了一些突破,但目前各国还没有相关的注册法律法规,产品的评价仍然存在很大的挑战。工业应用尚未报道,估计工业应用将需要15年甚至更长时间。

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根据美国器官资源共享网络(unos)发布的数据,目前美国每天有超过11万人在等待器官移植,而捐献者的人数只有70万;全世界每1.5小时就有一名需要器官移植的病人因等待而死亡。据估计,中国每年对组织器官修复和移植的需求将超过1000万例,现有市场规模超过1000亿元。

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我们能使用3d生物打印技术打印出器官来缓解供体短缺的问题吗?徐觅说,这在理论上是可能的,但要转化为实际应用需要很长时间。以印刷心脏为例,心脏是人体最复杂的器官之一。理论上,打印出来的器官需要制备和培养动物的心脏细胞,如心肌细胞、成纤维细胞和血管细胞,并用3d打印机对它们进行喷雾。为了保持细胞的活性,应准备专门的培养箱来提供氧气,控制温度和适当的酸碱度,以确保细胞的存活。因此,上述步骤只是理论上的,但实际上,它涉及到细胞、材料和生物因素的选择,每一个都是一个大问题。

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然而,一旦在这个方向上有所突破,通过细胞印刷重建活组织和器官将是现代人类医学史上划时代的成就,并引领一场医学革命。

来源:罗盘报中文网

标题:3D生物打印刻划远程医疗

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