徐弢博士：3D生物打印刻劃遠(yuǎn)程醫(yī)療

　

接受采訪時(shí)，徐弢博士剛遠(yuǎn)途出差回來(lái)。在他位于廣州科學(xué)的辦公室里，光線明亮，窗外一片綠意，一只黑色電腦包隨意放在辦公桌旁邊的地上。

這位細(xì)胞打印美國(guó)專(zhuān)利的所有者，曾打印出一只動(dòng)物心臟。他以第一作者身份發(fā)表了世界上首篇學(xué)術(shù)性細(xì)胞打印論文，其首創(chuàng)的器官打印技術(shù)被美國(guó)《Business2.0》雜志評(píng)為“二十一世紀(jì)改變世界的六大技術(shù)之一”。2001年徐弢赴美留學(xué)，8年后歸國(guó)創(chuàng)業(yè)，與師弟袁玉宇一起成立廣州邁普再生醫(yī)學(xué)科技有限公司(下稱(chēng)“邁普公司”)。

從實(shí)驗(yàn)室到成立公司，徐弢說(shuō)自己思維上最大的改變就是從以往的技術(shù)出發(fā)變成了現(xiàn)在從市場(chǎng)需求出發(fā)。目前，邁普公司的3D打印硬腦膜補(bǔ)片和尿失禁懸吊帶兩種產(chǎn)品已經(jīng)上市，個(gè)性化顱骨產(chǎn)品正在臨床階段，還有一款糖尿病足產(chǎn)品正在重點(diǎn)研發(fā)。

一張硬腦膜補(bǔ)片的商業(yè)化之路

大腦腦膜受損，用一張類(lèi)似膏藥的膜貼上，細(xì)胞自然爬升覆蓋，最終受損處愈合，所貼的膜在“功成身就”后自然降解。

這張神奇的“膏藥”是生物3D打印生產(chǎn)的硬腦(脊)膜補(bǔ)片(商品名為“睿膜”)，由邁普自主研發(fā)，是我國(guó)首款獲得中國(guó)食品藥品監(jiān)督管理總局(CFDA)批準(zhǔn)的生物3D打印產(chǎn)品。

相對(duì)于傳統(tǒng)技術(shù)生產(chǎn)的同類(lèi)產(chǎn)品，生物3D打印生產(chǎn)的硬腦(脊)膜補(bǔ)片因高度模擬自體腦膜的ECM(細(xì)胞外基質(zhì))微觀結(jié)構(gòu)，不僅能快速促進(jìn)自體細(xì)胞及血管定向、有序地生長(zhǎng)爬行，而且無(wú)任何化學(xué)殘留、發(fā)熱及病毒傳染的風(fēng)險(xiǎn)，一年后最終降解成水和二氧化碳。

世界范圍內(nèi)使用睿膜的患者已有數(shù)萬(wàn)例，其中中國(guó)一萬(wàn)余例。徐弢告訴《第一財(cái)經(jīng)日?qǐng)?bào)》記者，強(qiáng)生、美敦力等公司十幾年前就開(kāi)始生產(chǎn)腦膜補(bǔ)片，占據(jù)大量的市場(chǎng)份額，而新生面孔睿膜之所以能切入這個(gè)市場(chǎng)，是因?yàn)楝F(xiàn)有腦膜補(bǔ)片產(chǎn)品多為動(dòng)物材料，而動(dòng)物源的膠原蛋白類(lèi)存在吸收過(guò)快、有發(fā)熱風(fēng)險(xiǎn)等缺陷，日本甚至發(fā)生過(guò)一百多名患者因使用動(dòng)物材料的腦膜補(bǔ)片而感染瘋牛病的事件。睿膜所使用的合成材料則避免了這些問(wèn)題�！邦Ｄ�剛好適應(yīng)了此類(lèi)產(chǎn)品升級(jí)換代的需要�！毙鞆|說(shuō)。

現(xiàn)在聽(tīng)來(lái)似乎睿膜的橫空出世十分順利，實(shí)則不然。長(zhǎng)達(dá)五六年的研發(fā)周期不談，睿膜面世后的推廣也歷經(jīng)困難。徐弢的搭檔袁玉宇回憶，他們第一次去國(guó)外參加全球最大、規(guī)格最高的醫(yī)療器械展，因產(chǎn)品僅僅用塑料袋裝著，他們一度被人誤認(rèn)為是騙子。5天飛5個(gè)國(guó)家去面見(jiàn)代理商的“空中飛人”日子也沒(méi)少體驗(yàn)。

睿膜比動(dòng)物材料的產(chǎn)品貴大概10%～20%。徐弢認(rèn)為，對(duì)植入式醫(yī)療產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，其實(shí)價(jià)格并不那么敏感，人們會(huì)因?yàn)橘|(zhì)量好而使用而并非因?yàn)楸阋瞬攀褂谩Ｒ虼祟Ｄぷ叱鰢?guó)門(mén)并未自掉身價(jià)，其定價(jià)與主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手強(qiáng)生公司的價(jià)格是差不多的。

睿膜目前已經(jīng)拿到歐洲、中國(guó)、韓國(guó)等地的相關(guān)認(rèn)證，目前正在做美國(guó)的認(rèn)證。徐弢透露，一家業(yè)內(nèi)排名非�？壳暗拿绹�(guó)公司已表示希望跟邁普在美國(guó)進(jìn)行全面合作的意向。

生物3D打印進(jìn)化論

生物3D打印最早出現(xiàn)在上世紀(jì)90年代，最初是打印一些醫(yī)學(xué)模型，另外在牙科手術(shù)導(dǎo)板等方面有廣泛應(yīng)用。過(guò)去20年，生物3D打印的生物材料越來(lái)越豐富，涉及金屬、陶瓷、高分子甚至細(xì)胞等具有生命活性的物質(zhì)，創(chuàng)新應(yīng)用也層出不窮。

孫偉教授以及清華大學(xué)生物制造創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)將生物3D打印技術(shù)按使用的生物材料的生物性能和產(chǎn)生時(shí)間分為四個(gè)層次：

一是制作幫助醫(yī)生進(jìn)行手術(shù)分析的原型，這是用無(wú)生物相容性要求的材料制成的，應(yīng)用包括3D打印醫(yī)療模型以及手術(shù)導(dǎo)板。邁普公司櫥窗里陳列的數(shù)個(gè)3D打印的人腦模型就是此類(lèi)產(chǎn)品，這些逼真的模型是根據(jù)醫(yī)院提供的數(shù)據(jù)經(jīng)處理轉(zhuǎn)化為三維數(shù)據(jù)后并打印出來(lái)的，可以幫助醫(yī)生制定精確的手術(shù)計(jì)劃。

二是采用生物相容性好、非降解的材料制作永久植入體，最常用于骨等硬組織移植物，但這類(lèi)材料呈惰性，與人體組織不發(fā)生反應(yīng)。

三是采用具有生物相容性且可以降解的材料制作組織工程支架，并且植入支架可激活人體自主的修復(fù)機(jī)制，達(dá)到一定程度的組織再生修復(fù)目的，如睿膜。

四是采用活性細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)、生長(zhǎng)因子等，模擬人體組織的天然結(jié)構(gòu)，進(jìn)行可控有序組裝，制作具有生命功能的體外仿生三維生物結(jié)構(gòu)體，應(yīng)用包括再生醫(yī)學(xué)中人體組織器官的替代修復(fù)，以及藥物篩選中細(xì)胞組織藥理模型等。這種層次即細(xì)胞及器官3D打印，是現(xiàn)代意義上的生物3D打印。

3D打印也是許多資本爭(zhēng)相追逐的領(lǐng)域。根據(jù)國(guó)際快速制造行業(yè)權(quán)威報(bào)告《Wohlers Report 2014》數(shù)據(jù)，2013年全球3D打印銷(xiāo)售收入達(dá)30.7億美元，其中生物3D領(lǐng)域的應(yīng)用占13.7%，復(fù)合平均增長(zhǎng)率為34.9%。Wohlers公司預(yù)計(jì)，未來(lái)3D打印產(chǎn)業(yè)將繼續(xù)保持兩位數(shù)的增長(zhǎng)速度，到2020年將達(dá)到210億美元的市場(chǎng)規(guī)模，其中生物3D打印增長(zhǎng)勢(shì)頭更為強(qiáng)勁。

生物3D打印的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品最早是2007年由意大利公司開(kāi)發(fā)出來(lái)的髖臼杯，該產(chǎn)品模擬骨小梁的微觀結(jié)構(gòu)，便于骨組織的長(zhǎng)入。大部分生物3D打印的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品都集中在骨科領(lǐng)域。

徐弢解釋?zhuān)�骨頭的常見(jiàn)替代材料是鈦合金，為使其與人體骨頭更匹配，就需要降低鈦合金的強(qiáng)度，就要在上面打一些孔使其成為蜂窩狀，使用傳統(tǒng)的制造方法既耗時(shí)長(zhǎng)成本又高，而3D打印則可以很好地解決這個(gè)問(wèn)題。
　
還有一塊意義重大的領(lǐng)域是細(xì)胞打印。這也是徐弢此前重點(diǎn)研究的領(lǐng)域。目前，世界上已有公司利用細(xì)胞打印的技術(shù)打印出肝臟、腎臟等用作藥物試驗(yàn)。對(duì)于此，徐弢表示，細(xì)胞打印的組織修復(fù)產(chǎn)品，雖然技術(shù)局部取得突破，但目前各國(guó)都未有相關(guān)的注冊(cè)法規(guī)，對(duì)產(chǎn)品的評(píng)價(jià)還存在巨大挑戰(zhàn)，產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用目前還未見(jiàn)報(bào)道，預(yù)計(jì)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用要15年甚至更長(zhǎng)的時(shí)間。

根據(jù)美國(guó)器官資源共享網(wǎng)絡(luò)(UNOS)公布的數(shù)據(jù)，目前美國(guó)每天有超過(guò)11萬(wàn)人等待器官移植，而捐贈(zèng)人數(shù)只有0.7萬(wàn)人;全世界大約每1.5小時(shí)就有一名需要進(jìn)行器官移植的病人因等待而死亡。據(jù)估算，中國(guó)每年對(duì)組織器官修復(fù)及移植的需求將超過(guò)1000萬(wàn)例，現(xiàn)有市場(chǎng)規(guī)模超過(guò)1000億元人民幣。

是否可以利用3D生物打印技術(shù)打印出器官以緩解供體缺乏難題?徐弢說(shuō)，理論上是可以的，但還需要很長(zhǎng)的時(shí)間才能轉(zhuǎn)化成實(shí)際應(yīng)用。以打印心臟為例，心臟是人體最復(fù)雜的器官之一，打印器官理論上需要把動(dòng)物心臟細(xì)胞，如心肌細(xì)胞、纖維細(xì)胞和血管細(xì)胞準(zhǔn)備培養(yǎng)好，經(jīng)過(guò)3D打印機(jī)噴涂，為了保持細(xì)胞活性，還要準(zhǔn)備特殊的培養(yǎng)器，提供氧氣、控制溫度和合適的酸堿度，保證細(xì)胞存活。因此，上面所說(shuō)的步驟只是從理論上來(lái)講，現(xiàn)實(shí)中涉及到細(xì)胞的選擇、材料的選擇和生物因子的選擇，每一個(gè)都是大課題。

然而，一旦這個(gè)方向有所突破，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞打印對(duì)活體組織及器官的再造，將是人類(lèi)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)歷史上的劃時(shí)代成果，引領(lǐng)一場(chǎng)醫(yī)療革命。
來(lái)源：一財(cái)網(wǎng)