根据打印材料、生物学性能和应用情况,生物3D打印包括四个层次。
“第一个层次是用普通的工程材料,打印出体外的个性化模型,给医生用于诊断、交流或设计手术治疗方案。”林峰拿起一个浅黄色的下颌骨模型指点着说,“这是一位病人的下颌骨。如果医生要在这里打个钉子,就可以根据病人的CT图像在计算机中重建出病人的下颌骨模型并打印出来,医生还可以在模型上规划好打孔的位置、角度和深度,设计出能够辅助手术的导板,再利用三维打印制作出导板,用于手术过程中,从而提高手术的正确性。”
第二个层次是用生物相容性良好、不可降解的材料,打印出可以移植到病人身体里的植入器件,替代受损部位。“比方说根据病人这侧耳朵建立一个耳朵数字模型,用聚氨酯弹性体三维打印出另一侧的耳朵模型,然后植入病人的皮下进行缝合。”
第三个层次用的是可降解材料,为组织再生打印出含有丰富孔隙的支架,接种细胞后,进行体外或体内的培养,以实现缺损组织的再生和修复。
第四个层次与前三个层次不同,是用活生生的细胞进行三维打印,打印出模拟组织三维结构的细胞三维结构或类组织。
“在此基础上,要实现器官打印,还要克服很多困难。”林峰说,“打印有生命的东西,听上去很有"炫",但如果将细胞看作一种打印的"墨水",就不显得那么神秘了。”
技术怎么用
1998年,西安交通大学教授李涤尘成为国内最早研究生物3D打印技术者之一。
“我们当时最重视的问题就是"我们的技术怎么用""我们的用户在哪里"。”李涤尘说,在一次去第四军医大学探访时,骨骼陈列室里各类骨骼组织上那些“至关重要的小洞”让他突发灵感—用生物3D打印技术做个性化的骨骼金属替代物。
2001年10月,第一例个性化钛合金下颌骨的制作和移植修复工作完成。如今,这样的案例已经增加到100多例。
此外,李涤尘还在探索用可降解的生物陶瓷打印骨组织,移植到患者体内后能够逐渐引导患者长出自己的骨骼。
“这个已经用于羊和狗的动物试验,效果还不错,正在等待审批。”李涤尘说。