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應(yīng)用
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自2000年以來，3D打印機(jī)首次應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，首先在牙齒、人體種植體和定制化修復(fù)過程中使用，此后，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)生了巨大的變化。近期發(fā)表的研究表明，3D打印機(jī)能夠制造出人體各種器官組織，包括骨骼，耳朵，氣管，頜骨，眼鏡，細(xì)胞，血管，組織等等?，F(xiàn)在，3D打印在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面：器官和組織的制作；假體的制作、植入和解剖模型；藥物發(fā)現(xiàn)、傳輸和劑型研究。
一、生物組織與器官打印
以激光、噴墨、擠壓成型為主的生物3D打印系統(tǒng)，以噴墨打印技術(shù)最為常見。該方法是根據(jù)數(shù)字模型的軌跡將活細(xì)胞或生物材料的液滴沉積到基底上，以復(fù)制人體組織或器官。多個(gè)打印頭可用于存放不同類型的細(xì)胞(血管、肌肉)，以滿足整個(gè)生物組織和器官的形成。
用3D方法打印器官的過程包括：①建立血管和組織的三維數(shù)字模型；(2)制定打印策略；(3)分離干細(xì)胞；(4)將干細(xì)胞分化為特定器官的細(xì)胞；(5)準(zhǔn)備包括特定器官細(xì)胞、血管細(xì)胞和運(yùn)輸基質(zhì)的博客，并將其放置在打印機(jī)上；(8)進(jìn)行生物3D打印；(9)將打印過的器官置于生物反應(yīng)器中。在細(xì)胞印刷中，激光也被應(yīng)用，激光能量經(jīng)常用來激活細(xì)胞，提供對細(xì)胞外環(huán)境的控制。3D打印技術(shù)在生物器官領(lǐng)域還處于起步階段，但已經(jīng)可行。研究人員已經(jīng)用3D打印機(jī)制作了膝關(guān)節(jié)半月板，心臟瓣膜，脊柱盤，其他軟骨和人造耳。
目前，國外許多生物技術(shù)公司都在研究組織器官再制造技術(shù)。奧加諾沃的研究人員正在使用這項(xiàng)技術(shù)打印肝臟組織，他們希望這些材料能有助于新藥的篩選。
二、手術(shù)用解剖模型。
3D打印技術(shù)是手術(shù)過程中解決人的個(gè)體差異和復(fù)雜性的理想方法。利用3D打印技術(shù)可重建解剖模型，供醫(yī)生研究或模擬手術(shù)，提高了對病人病情的了解和手術(shù)成功率。
由于腦神經(jīng)、血管、腦結(jié)構(gòu)和頭顱結(jié)構(gòu)錯(cuò)綜復(fù)雜，僅根據(jù)2D圖像很難獲得更全面的信息，因此3D打印的神經(jīng)解剖模型能夠更清晰地顯示出人體復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，如果我們理解存在微量偏差，就會(huì)對后續(xù)的解剖過程產(chǎn)生潛在影響。真實(shí)的3D模型能夠全面地反映病變與正常腦結(jié)構(gòu)的關(guān)系，對于指導(dǎo)隨后的手術(shù)操作非常有幫助，也可以為神經(jīng)外科醫(yī)師在面臨困難的手術(shù)前提供演示。另外，利用3D打印模型還可以更好地研究脊柱的變形。
三、3D打印藥物輸送裝置
3D打印技術(shù)性早已應(yīng)用于藥品研制，有望變成革命性技術(shù)性。3D打印技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)包括：精確控制滴度和劑量，良好的重現(xiàn)性，能制備出復(fù)雜藥物釋放曲線的制劑。通過使用3D打印，復(fù)雜的藥品生產(chǎn)流程也可以被標(biāo)準(zhǔn)化，從而使其更加簡單和可行。3D打印技術(shù)對個(gè)性化醫(yī)學(xué)的發(fā)展也起到了非常重要的作用。
四、定制化藥物
藥品研發(fā)的目的是提高療效，降低副作用的風(fēng)險(xiǎn)，這個(gè)目標(biāo)可以通過應(yīng)用3D打印技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，從而產(chǎn)生個(gè)性化的藥品?？诜瑒┦亲钍軞g迎的藥物劑型，因?yàn)樗哂腥菀字圃臁⒈苊馓弁?、?zhǔn)確劑量和患者服從治療等特點(diǎn)，然而，目前尚無制備片劑等個(gè)性化固體劑型的可行方法。現(xiàn)在，口服藥片是由諸如混合、碾磨、干燥和濕潤的粉末組分制粒，通過壓縮或鑄模制成藥片。每一生產(chǎn)步驟都可能給制備藥物帶來困難，例如藥物降解和形態(tài)改變，最終可能導(dǎo)致配方問題或大量生產(chǎn)失敗。而且，這些傳統(tǒng)的制造過程并不適合創(chuàng)造個(gè)性化的藥物，限制了具有高度復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)、藥物釋放新曲線和長期穩(wěn)定性的定制劑型的制造能力。
藥師可以通過分析患者的藥理學(xué)檔案和其他一些特征，比如年齡、種族或性別，來確定最好的藥物劑量。制藥工人可以通過3D打印系統(tǒng)打印和分發(fā)藥物。必要時(shí)，劑量可根據(jù)臨床反應(yīng)作進(jìn)一步調(diào)整。
3D印刷技術(shù)還可以應(yīng)用于新的藥物制備，例如藥物含有多種活性成分。對有多種慢性疾病的病人來說，可在醫(yī)療點(diǎn)上打印出所需的藥片，一種藥片就能給病人提供精確而又個(gè)性化的多種藥物治療，從而幫助病人更好地堅(jiān)持服藥。將來，藥店可以直接向顧客銷售3D打印定制的藥物。
3D打印已成為許多領(lǐng)域的變革工具，其應(yīng)用范圍隨著3D打印機(jī)性能、分辨率和原材料種類的增加而不斷擴(kuò)大，研究人員利用3D打印技術(shù)不斷改進(jìn)現(xiàn)有的醫(yī)學(xué)應(yīng)用，以探索新的醫(yī)學(xué)發(fā)展方向。