匯總：3D打印在乳腺癌治療中的應(yīng)用

據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）統(tǒng)計，2020年，全球有230萬女性被診斷患有乳腺癌，68.5萬人死于該病，值得注意的是，男性也有概率患上此類癌癥，大約 0.5% 到 1% 的乳腺癌病例發(fā)生在男性身上。在乳腺癌治療方面，約40%的患者需要進行乳房切除術(shù)，即全部或部分切除乳房才能康復(fù)，但只有約20%的女性選擇乳房切除后再造。為了支持這一事業(yè)，10 月被指定為乳腺癌宣傳月，10 月 19 日是世界乳腺癌日。3D打印如今已經(jīng)用于幫助對抗乳腺癌并促進其治療，南極熊整理了一些3D打印用于治療乳腺癌的不同方法。



Collplant 的植物重組人膠原蛋白 (rhCollagen)
許多傳統(tǒng)的乳房重建手術(shù)依賴于有限的人體或動物組織供應(yīng)，CollPlant 的創(chuàng)新3D生物打印方法消除了這種供應(yīng)限制，為更多患者提供了重建機會。CollPlant 和 3D Systems 簽訂了一項共同開發(fā)協(xié)議，共同生產(chǎn) 3D 生物打印軟組織基質(zhì)產(chǎn)品，能夠通過使用基于 rhCollagen 的生物墨水配方促進細胞浸潤和增殖。這種組織再生最大限度地降低了不良免疫反應(yīng)的風(fēng)險。由于其源自植物，rhCollagen 還提供卓越的安全性，同時滿足植入手術(shù)的機械要求。



3D 打印載藥植入式乳房假體
來自國內(nèi)多家醫(yī)療機構(gòu)的科學(xué)家團隊聯(lián)手開展乳腺癌局部化療治療研究。傳統(tǒng)化療采用大劑量給藥，會導(dǎo)致毒副作用，包括脫發(fā)、貧血和惡心。研究團隊利用3D打印技術(shù)，設(shè)計了一種含有紫杉醇（PTX）和阿霉素（DOX）藥物的假體，以預(yù)防乳腺癌相關(guān)手術(shù)后惡性腫瘤的復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移。藥物釋放表明，含有PTX和DOX微球的3D打印假體能夠連續(xù)釋放藥物超過3周，抑制癌癥復(fù)發(fā)閾值，并且副作用顯著降低。雖然這項研究是在小鼠身上進行的，但這項研究表明了人類乳腺癌治療未來發(fā)展的希望。



Lattice Medical 的 MATISSE 生物假體
經(jīng)過6年的研究和12項專利，總部位于里爾的 Lattice Medical 開發(fā)出了一種結(jié)合 3D 打印、生物材料和組織工程的乳房生物假體，稱為 MATTISSE，由 3D 打印的外殼組成，不僅可以提供所需的乳房體積和形狀，還可以固定要再生的組織。目的是通過一次手術(shù)為所有有需要的女性提供自然的乳房重建。MATTISSE生物假體由可吸收生物材料制成，能夠?qū)崿F(xiàn)自體脂肪組織的再生；植入后，組織再生6個月，假體同時自然消失。因此，Lattice Medical 在潔凈室中配備了一系列 3D 打印機（UltiMaker 機器），滿足醫(yī)療行業(yè)的要求。



Healshape 使用 3D 打印制作天然、可吸收的乳房假體
Healshape 于 2020 年 1 月在里昂成立，是一家生物醫(yī)學(xué)初創(chuàng)公司，專門從事通過生物打印進行乳房重建和隆胸的生物醫(yī)學(xué)初創(chuàng)公司。該公司的目標是 “為每個女性開發(fā)乳房重建的自然解決方案”， 解決 220 萬被診斷患有乳腺癌并需要乳房切除術(shù)的女性中 40% 的問題（2020 年）。與 Lattice Medical 一樣，它提供了一種完全定制的生物假體，名為 UR SHAPE，這是一種 “100% 由生物源材料制成的天然基質(zhì)（可 3D 打印）并且可吸收”，這要 歸功于使用了促進再生的墨水每個女性的組織。一旦植入，醫(yī)生可以通過脂肪填充注射患者自己的細胞。因此，僅需要一次操作。然后，這些細胞將采用生物假體的形狀，并能夠重建乳房組織。經(jīng)過幾個月的工作后，假體將能夠自行吸收，只留下患者自己的細胞，然后這些細胞應(yīng)該能夠恢復(fù)乳房。2023年，該公司宣布與法國盧瓦爾河地區(qū)的l'Institut de Cancérologie de l'Ouest建立合作伙伴關(guān)系。



分離侵襲性癌細胞
赫羅納大學(xué)的一個研究小組成功地利用 3D 打印分離出導(dǎo)致女性乳腺癌的細胞。他們制作了稱為由微小3D矩陣構(gòu)成的支架，可以復(fù)制人體的組織和纖維。在BCN3D Cura軟件和巴塞羅那制造商的Sigma 3D打印機的幫助下，測試了各種參數(shù)，創(chuàng)建用于研究的最佳模型，研究人員對每種配置制作了 10 個副本，以便了解哪種幾何形狀能夠最好地分離干細胞，哪些干細胞會導(dǎo)致復(fù)發(fā)。通過成功分離這種癌癥亞型的干細胞，研究人員將能夠更好地進行研究，找到導(dǎo)致腫瘤的生物標志物，并能夠用藥物靶向它們。



Fraunhofer IPT 和 BellaSeno – 自體組織乳房植入物
Fraunhofer IPT 與萊比錫公司 BellaSeno 合作，致力于開發(fā)自動化生產(chǎn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)未來將利用聚合物結(jié)構(gòu)的自體組織制造乳房植入物。兩家公司將他們在 3D 打印方面的專業(yè)知識以及機械、電子、測量技術(shù)和軟件領(lǐng)域的知識結(jié)合起來，有望給許多女性帶來希望——因為傳統(tǒng)的植入物常常會引起身體的防御反應(yīng)，從而給患者帶來額外的健康風(fēng)險。以 BellaSeno 的 3D 打印聚己內(nèi)酯植入物為例，植入材料會在兩年內(nèi)被身體完全降解，乳房將再次由身體自身的細胞組成。得益于生產(chǎn)設(shè)施，還應(yīng)該能夠以更低的成本更高效地制造植入物，這將使更多女性能夠接受手術(shù)。然而，植入物獲得批準還需要幾年時間。兩家公司預(yù)計將在未來幾年內(nèi)擁有該工廠的第一個工業(yè)原型。



Plcoskin – TissueDerm
PLCOskin 是一家來自韓國的生物技術(shù)初創(chuàng)公司，最初是延世大學(xué)的企業(yè)研究中心，專注于軟組織重建，開發(fā)了 TissueDerm™。TissueDerm™是一種多用途人造真皮，由動物膠原蛋白和人造聚合物組合而成，經(jīng)3D打印而成。在手術(shù)中，TissueDerm™ 用于重建有缺陷的軟組織，例如乳腺癌患者的乳房。PLCOskin 還為這些患者提供其他治療選擇，例如用于乳房重建的乳房假體套。乳腺癌也是韓國女性最常見的癌癥，每年增加5%。然而，由于成本和副作用，約 80% 的患者在乳房切除術(shù)后放棄乳房重建。TissueDerm™ 是一種安全的人工植入物，比市場上其他產(chǎn)品便宜約 50%，而且沒有副作用。所使用的材料具有優(yōu)異的生物相容性和較高的拉伸強度，因此不會引起患者體內(nèi)的炎癥。



利默里克大學(xué)的 3D 打印定制乳房假體
愛爾蘭利默里克大學(xué)的研究人員宣布了他們的“世界首創(chuàng)”：利用 3D 掃描和打印技術(shù)為乳房切除術(shù)后的女性打造定制的乳房假體。該試點服務(wù)是利默里克大學(xué) (UL) 快速創(chuàng)新部門、利默里克大學(xué)醫(yī)院 (UHL) 癥狀乳腺護理部門和 Mater Private Network 中西部放射腫瘤中心合作完成的，希望提高質(zhì)量乳腺癌幸存者的生命。從本質(zhì)上講，接受過完整乳房切除術(shù)（完全切除一兩個乳房）的女性將可以獲得完全個性化的假體，這些假體將在護理點現(xiàn)場制作，完美匹配殘留乳房，無論形狀或大小。盡管研究人員沒有深入研究使用了哪種 3D 打印技術(shù)，但他們確實提到，這種治療方法希望解決目前標準中缺乏的“一刀切”方法。該項目旨在為愛爾蘭各地提供量身定制的假肢解決方案。



借助 3D 打印腫瘤治療癌癥
在加拿大安大略省滑鐵盧大學(xué)，一組研究人員正在借助 3D 生物打印技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)對抗乳腺癌的斗爭。該團隊正在徹底改變加拿大和世界各地傳統(tǒng)的癌癥治療方式。此前，醫(yī)生會通過活檢切除腫瘤，然后在二維顯微鏡下進行研究。隨著3D生物打印的引入，醫(yī)生能夠逐層對腫瘤進行建模，以前所未有的方式進行全面建模，并為更快、更便宜的治療開辟新途徑，例如測試化療藥物和規(guī)劃最佳治療結(jié)果。



適應(yīng)身體并釋放藥物的 3D 打印植入物
貝爾法斯特女王大學(xué) (QUB) 的一組研究人員以有效治療乳腺癌為目標，借助 Tinkercad 和 Cellink Bio X 3D 生物打印機創(chuàng)建了 3D 打印植入物。這些定制植入物采用能夠改變其形狀和特性的智能材料制造。由于使用了這項技術(shù)，植入物可以通過溫度或濕度等外部刺激進行編程和控制，以提高其對每位患者的適應(yīng)能力。在植入物中使用 4D 打印的好處不僅在于美觀，還能夠在非常精確的位置逐漸釋放藥物。這種類型的化療藥物（阿霉素或 DOX）可以幫助患者預(yù)防癌細胞復(fù)發(fā)。



3D 打印超聲設(shè)備旨在對抗間期癌
麻省理工學(xué)院的一個研究小組創(chuàng)造了一種 3D 打印設(shè)備，有望幫助對抗乳腺癌。該超聲波設(shè)備的目的是提供此類癌癥的早期檢測。讓醫(yī)生和患者都擔心的是間期癌癥。我們談?wù)摰氖窃诙ㄆ谌榉縓光檢查之間迅速發(fā)展的腫瘤，這些腫瘤也比常規(guī)檢測到的腫瘤更具侵襲性。該研究的主要作者 Canan Dagdeviren 指出，他的目標是設(shè)計一種設(shè)備，可以更頻繁地篩查高風(fēng)險個體。cUSBr-Patch 由帶有開口的 3D 打印貼片組成，可從乳房的不同角度提供深度掃描和圖像。該設(shè)備是使用 TPU 和 PLA 的 3D 打印機 Prusa i3 MK3S+ 創(chuàng)建的，連接到胸罩上，允許在家進行這種類型的掃描，以對抗間期癌癥。



用于重建手術(shù)的 3D 打印支架
威爾康奈爾醫(yī)學(xué)院的研究人員使用 3D 打印來幫助改善接受乳房切除術(shù)的乳腺癌患者，使用3D打印進行乳腺重建。3D 打印圓盤由聚 4-羥基丁酸酯 (P4HB) 制成，這是一種已用于外科和醫(yī)療設(shè)備的聚合物�？啥ㄖ频闹Ъ苄纬闪艘粋�類似模具的形狀，最終在自然愈合過程中被身體填充，之后 P4HP 就會分解�！斑@是幫助那些在乳房切除術(shù)后選擇進行乳房重建的患者再次感覺完整的重要一步，”外科教授 Jason Spector 博士解釋道。



乳腺癌腫瘤模型臨床檢測平臺
目前癌癥藥物研究的臨床前平臺不足。因此，賓夕法尼亞州立大學(xué)的一組研究人員開始利用 3D 打印的乳腺癌模型來探索腫瘤細胞、抗癌藥物和人體免疫細胞之間的相互作用。該研究結(jié)果于 2022 年 10 月發(fā)表在醫(yī)學(xué)期刊《先進功能材料和生物制造》上。
首先，使用抽吸輔助生物打印技術(shù)打印乳腺癌腫瘤的三維模型，并將其塑造成腫瘤模型。研究小組首先測試了腫瘤模型對阿霉素（一種常用于治療乳腺癌的化療藥物）的反應(yīng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)腫瘤模型對這種化療有反應(yīng)。研究人員隨后與杰克遜實驗室的免疫學(xué)家合作，探索 3D 打印組織對人類免疫細胞的反應(yīng)。用于此目的的人類 CAR-T 細胞經(jīng)過基因工程改造，可以識別并攻擊乳腺癌細胞。僅僅72小時后，人們發(fā)現(xiàn)CAR-T細胞已經(jīng)觸發(fā)了積極的免疫反應(yīng)并正在攻擊癌細胞。3D 打印腫瘤模型等方法可以幫助評估和了解治療措施對腫瘤組織的反應(yīng)。



ONEBra
ONEBra 是一家年輕的意大利公司，為因乳腺癌而不得不接受乳房切除術(shù)的女性設(shè)計了一種解決方案。這種手術(shù)導(dǎo)致的乳房不對稱通常會給患者帶來巨大的心理負擔。因此，ONEBra 設(shè)計了適合女性生理機能的定制 3D 打印胸罩罩杯。通過在家中完成的掃描，患者可以掃描自己的身體并將圖像發(fā)送給公司，然后該公司可以 3D 打印定制的胸罩罩杯并將其運送到患者家中。通過使用增材制造，產(chǎn)品可以在短時間內(nèi)發(fā)貨，并且完全尊重個人隱私。