3D打印人体器官离我们还有多远？
成功接受3D打印气管支架移植的美国男孩凯巴
3D打印的人体耳蜗
准父母在孩子出生前就能知道胎儿的模样，安一颗假牙只需一个小时，装假肢不再需要反复尝试，想吃营养饮食不必再煎炒烹炸……这一切都有赖于越来越热门的3D打印技术。专家指出，2015年最热门的产品将是3D打印机。自从2012年世界上首例3D打印人体气管支架成功植入人体，近年来3D打印已在医学应用上发展迅猛，3D生物打印的一些前瞻性研究和个体实例的出现，将最终促成通过打印人体器官来挽救生命，实现医学的巨大变革。3D打印改变生活、造福健康，离我们已并不遥远。
■ 本报记者 彭芸
据外媒报道，伦敦未来学家詹姆斯·伯利尼表示，2015年将成为3D打印的“发展年”，SSE公司也在报告中指出2015年最热门的产品将是3D打印机。2014年3D打印机第一次进入圣诞节礼单，就已预示着医疗科技2015年的发展走向。
3D打印又叫累积制造技术，是一种利用计算机的数字模型为基础，使用粉末状金属或塑料或者其他可黏合材料，通过逐层堆叠累积的方式来构造物体的技术。
伯利尼指出：“在家用市场，3D打印机的发展趋势将像上世纪80年代的传真机和微波炉一样。美国宇航局也在大力研发3D打印技术，让未来执行火星探索任务的宇航员在飞船上打印饭食。现在3D打印机的功能不断增多，可以打印玩具、手柄、象棋棋子以及家用设备的零部件，甚至还可以打印食物。打印食物的3D打印机能够让老年人受益，满足个体的营养、饮食需要。3D打印比萨和巧克力还处于初级阶段，但用不了多久便可走进普通家庭。”
3D打印胚胎、假牙、义肢等，引领医学的巨大变革
日本一家公司不久前推出了一项服务，帮顾客3D打印“人体器官”。宫子的儿子桥健在妈妈肚子里才两个月大，而宫子在儿子出生前就已知道儿子长什么样了，正是3D打印帮她实现了这一愿望。其实不仅是胎儿的面部，这家公司还依靠核磁共振成像扫描技术，把整个胚胎的模型都打印出来。
除了满足准父母的好奇心，人体器官打印3D模型还具有重要的医学价值。有过补牙和镶牙经验的人都知道，为了安一颗假牙，往往需要来回医院好几趟。如今，通过电脑扫描就可以对牙齿进行3D打印，随后直接在仪器上制作出和你的牙根完全匹配的假牙。无论是补牙还是镶牙，基本上一个小时就能完成。光学印模准确快速，更贴合患者的牙床，牙齿3D技术还能够最大化保留健康的牙体组织。
2014年2月25日，美国肯塔基州的Kosair儿童医院，心脏外科医生在对一个患有心脏病的幼儿进行复杂手术之前，用3D打印的模型规划和实验，保障了手术的成功完成。
2014年，首批使用3D打印机打印的假肢也用在了患者身上。南苏丹以及多伦多大学和乌干达研究中心联合推出一个项目，为当地人提供3D打印义肢服务，经过训练的当地工程师团队即可为这些战区受伤人士定制义肢。
3D打印在医疗领域更激进的用途还包括，为荷兰一妇女打印了新的头盖骨，为英国一男子进行了面部整形手术。此外，在一次面部移植手术中，医生还根据患者的CT扫描打印了一副1：1的头骨。在中国，3D打印的钛脊骨被成功移植到患者身上，解决了罕见矫形条件和非寻常解剖结构下的移植难题。
2012年，世界上首例3D打印人体气管支架成功植入人体
很早以前，研究人员就已经在实验室里培植人体器官，但是直到上世纪90年代，“生物打印”才突然引起人们的关注。威克弗里斯特再生医学研究院的科学家，他们3D打印出来了人造膀胱。本世纪初，克莱姆森大学生物工程师托马斯·博兰开始利用喷墨打印机来分离生物“墨水”，并最终打印出3D物体。2007年，Organovo公司打印的肝脏组织样本用于药物测试和研究。
2012年，美国俄亥俄州刚生下来6周的小男孩凯巴患上了极端罕见的先天性支气管软化症，无法自主呼吸，必须依赖气管插管生活。密西根大学医学院的专家根据CT的3D成像，使用3D打印机用生物塑料材料打印了近百个气管支架。在得到美国食品药物管理局(FDA)的紧急批准之后，给小凯巴移植了这个3D打印出来的气管支架。术后，小凯巴开始了自主呼吸，数周后，小凯巴出院。这个气管支架是用可以降解的材料做成的，3年后即会自行吸收，到那时凯巴的气管也会发育成熟，不再需要支架了。
3D打印人体器官还处在“皮毛”阶段，离具体应用尚需时日
如果人们能够按照需要打印人体器官，病人在接受器官移植手术时，就免去了漫长的等待时间。但在3D打印人体器官领域，人们还处于早期开发阶段，医疗应用于3D打印技术还只是“皮毛”。
北京工业大学激光工程学院教授陈继民表示，3D打印技术在医疗领域应用可分为三个层次，离人体越近的应用难度越大。第一层是人体外应用。例如，利用3D打印机可将CT、MR的二维图像生成三维图像和模型，大夫分析病情时更直观，也能帮助他们术前分析和规划，降低手术风险。第二层离人体更近一步，是一些医疗辅助工具。例如，种植牙时为了种得比较准确，可以利用3D打印技术将患者的牙齿模型打印出来，先用计算机模拟种牙的位置、角度和深度，再打印出“导板”，有了“导板”牙齿就能非常准确地植进去。“第三层，即植入人体内的组织、支架、骨骼和器官，这一层的应用需要很高的技术含量，就目前来说离应用还有一定的距离。”陈继民说。
威克弗里斯特再生医学研究院主管安东尼·阿塔拉表示，3D打印人体器官最主要的难题就是寻找到可以用来构成人体组织的“材料”，然后让其能够在体外生长。此外，我们还无法将3D打印器官放置人体后，使其能够长时间紧紧黏合在一起。人体真正的器官是非常复杂的，打印出来的细胞尽管能融合在一起，但并不意味着它们就能够发挥功效。
美国德雷塞尔大学教授、中国3D打印技术产业联盟副理事长周功耀认为，3D打印的部分器官等可能在已知科学范畴内没有问题，但在生物技术领域还有很多人类不掌握、没有探究到的信息。即使人工器官在体外功能正常，一旦植入体内，是否能运作、是否产生毒素以及有哪些副作用都不得而知。此外，科学家发现，血管的搭建也不是一件简单的事情。器官需要动脉、静脉以及毛细血管来促使血液循环和体内营养的传输，血管都非常长且非常细微，这样就大大增加了打印的难度。
周功耀还表示，生命是第一大事，也是3D生物打印发展的第一大困难。万不得已，不能用有限技术制成的器官去对接无限复杂的人体系统。他预测，3D生物打印的一些前瞻性研究和个体实例出现是好事，将最终促成技术和产品的成功。
“智能胶水”将令3D打印器官离我们更近
据国外媒体报道，科学家们已从基因里发现一种 “智能胶水”，可以有效地用在 3D打印的器官组织上。这预示着3D打印器官离我们又近了一步。
这种基因里发现的 “智能胶水”可以自行设计样式，从互补的DNA链中满足客户的某些需求，可以打印出更精确的器官。如果这种智能胶水的基因能奏效，在未来将会使用在人体组织与器官上。
据资料显示，目前大约有90% 的器官移植病人在等待肾脏的移植；仅在美国，目前就有78,837名病人正在等待器官捐助，而自2014年1月以来，仅有3,407名病人成功获得了器官捐赠。如这次发现的“智能胶水”基因能改善3D打印器官的话，那3D打印器官技术将真的会离我们越来越近，被普遍应用于人类的那一天将很快到来。