3D打印顱骨：基礎研究、新材料、高技藝“一樣不能少”

來源：科技日報

南極熊導讀：當意外事故造成顱骨缺損時，我們該如何修復腦顱？根據(jù)患者的腦部CT數(shù)據(jù)進行設計，利用3D打印技術可制作出與缺損處完美匹配的“顱骨”。

9月15日，在濟南舉辦的3D打印與先進新型材料創(chuàng)新應用論壇上，這是大咖交流時都提到的一幕。這場由中國增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟生物制造產(chǎn)業(yè)工作組、山東省立醫(yī)院神經(jīng)外科主辦的論壇吸引了清華大學徐弢教授團隊、四川大學華西醫(yī)院關俊文教授、山東省立醫(yī)院神經(jīng)外科龐琦教授、丁峰教授等眾多大咖參與。專家們認為，利用高分子合成材料，3D可打印出“完美的顱骨”；如果期待未來“打印”出活體器官用于人體組織修復，仍需基礎研究、新材料、高技藝方面的專家們“擰成一股繩”，通力合作。

在3D打印與先進新型材料創(chuàng)新應用論壇會場，一只利用3D打印技術制作出的、缺損處完美匹配的“顱骨”。王延斌攝

人的顱骨由23塊骨組成，能支持和保護腦等重要器官。除下頜骨和舌骨外，各骨之間都借縫或軟骨相連，屬不活動的連結。如何利用時下炙手可熱的3D打印技術“定制”受損的顱骨，成為與會者討論的話題。

3D打印與先進新型材料創(chuàng)新應用論壇會場王延斌攝

“一個月前，我剛進行完一場顱骨修補手術�！彼拇ù髮W華西醫(yī)院神經(jīng)外科主任醫(yī)師關俊文教授是國內(nèi)顱骨修補手術的高手。在他看來，顱骨修補，首先需要在頭頂上“開一扇窗”，用定制的各種材料“嵌入窗中”，固定，然后用頭皮覆蓋。這些材料，早期是金屬，是甲基丙烯酸甲（MMA），當下是鈦網(wǎng)，是聚醚醚酮（PEEK）。而理想的修復材料，需具備“可透過放射線、抗感染、不傳熱、生物力學性好”等特征。相對而然，PEEK因其“射線可透過、有彈性、不導熱”等優(yōu)勢更勝一籌。關俊文強調(diào)，以PEEK為代表的顱骨修復術對主刀醫(yī)生的經(jīng)驗、水平提出了高要求，也是當下顱骨修復的“主力軍”。

他的觀點指向一個事實：一方面，選擇3D打印技術“量身定制”的新型植入修補材料PEEK，可根據(jù)患者的頭顱CT數(shù)據(jù)進行3D重建，完全還原顱骨的生理結構曲度等，可與缺損區(qū)域嚴絲合縫；另一方面，顱骨修補并不是主刀醫(yī)生“一個人能完成”，新材料的研制還需要基礎研究和個性化的支持。

清華大學生物制造中心副主任徐弢教授是國際上最早進行細胞和器官打印技術開發(fā)的研究者之一，他和導師一同擁有世界首個細胞打印專利。顯然，他看到了現(xiàn)在3D打印骨硬質材料支架面臨的不足，比如“大部分金屬材料不降解，難以實現(xiàn)可再生功能”、“可降解材料硬度不夠，難以承重”、“3D打印產(chǎn)品層間力學較差”等。

“未來器官打印可能嗎？”回答這一設問，徐弢和同事們已經(jīng)做出了“超酷的成績”，“我們打印活細胞，一層一層地，然后把活細胞整合成3D結構�！比缃�，該團隊已在生物打印領域取得了多項美國專利，甚至打印心臟干細胞并直接置于一只老鼠受損的心臟上。

徐弢教授提到的“3D打印材料不降解”問題也在山東第一醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院辛濤教授的演講中得到驗證。硬腦膜是緊貼在顱骨內(nèi)側和腦組織之間的堅硬膜性組織，是保護腦組織的天然屏障。如何修復硬腦膜，尋找理想的硬腦膜替代材料成為醫(yī)學界面臨的問題。

厚度僅0.2毫米，看上去就像普通紙巾，貼在手術患者腦硬膜破損處卻可迅速實現(xiàn)傷口縫合效果，費用則只有國外同類產(chǎn)品的1/3。辛濤在臨床中應用的這款名為“睿膜”的中國造高技術產(chǎn)品，是中國科學家“十年磨一劍”的成果，也是在“任何好的技術，如果不轉化和應用就失去生命力”理念下誕生的。

兩個月前，國家藥監(jiān)局和國家衛(wèi)健委聯(lián)合發(fā)布《定制式醫(yī)療器械監(jiān)督管理規(guī)定（試行）》，明確定制式醫(yī)療器械不得委托生產(chǎn)。在與會者看來，基礎研究、新材料、高技藝三者聯(lián)手，3D生物打印產(chǎn)業(yè)迎來“春天”。