3D医疗打印机进行活细胞打印

西南医院正在研发的术中体内打印机器人模型

供医生练手的打印

一块导板只要1小时左右

在实验室，3D打印教学辅助模型所用的是zprinter150型打印机，价值20万元。王富友拿起一个打印好的髋骨整体模型告诉重庆晚报记者，此类打印一般用石膏材料，打印人体关节仅需几分钟，髋骨整体比较复杂，大约打印600层，需要1个小时。

典型的手术辅助应用类型，是打印截骨导板、脊柱医疗钉导板。此外，还可用于打印复杂病灶，比如，患者肝脏的三维复制品，这个模型可以让医生练手，计算出如何切割肝脏。

手术辅助打印，在西南医院3D实验室里应用的是自己研发组装的3D打印机，买来的打印喷头与机架，通过芯片与电脑连接即可。王富友介绍，打印机的实际成本只有几千元，而打印导板的材料通常是聚乳酸，打印一块导板通常需要1个小时左右。

据介绍，日本还有公司打印腹中胎儿的模型，留给父母做纪念。

私人定制的打印

尚未正式批准用于临床

王富友介绍，实体替代植入包括替代医学与再生医学两种。替代医学主要指骨骼、牙齿、假肢等。再生医学则指活体组织与器官，且打印出来的东西具有再生性与功能性。

替代医学方面，属于私人定制级别。举例来说，有小孩无法使用成人假肢，3D医疗打印技术就能打印出适合这个小孩的假肢。王富友说，这类实体打印在西南医院实验室中技术也已成型，将教学辅助中的打印材料置换为钛合金等材料即可，目前此项技术尚未正式批准用于临床。

实体替代植入的打印

能打出耳朵就是没听力

“再生医学方面，重点就是细胞打印。”王富友说，打印活细胞的第一步是取得活细胞，培养在主要成分为凝胶质的胶原蛋白中，再用特殊针头进行打印组装。目前，西南医院3D打印实验室使用的针头有不同型号，针孔直径在50~100微米之间，这是因为一个细胞的大小在10到20微米，针头过大过小都不能打印细胞。西南医院3D实验室中采取的还是挤压式的打印方法，即单个针头打印，不久就可能有喷墨式细胞打印机，可以让上千个针头同时打印。

王富友介绍，打印时必须确保无菌，同时还要控制打印压力与细胞浓度，这样细胞存活率能高达90%以上。

这并非代表此项技术已可应用于临床解决人体更换零件的问题。王富友介绍，目前已有国内外专家打印出了皮肤、肾脏、肝脏等组织，但多是只有形状没有功能，或者功能不完整。“我们自己也打印出耳朵等，20分钟即可完成，只有形状，还不具备功能。”王富友说，就算最简单的皮肤，也需要研究如何让其具备感觉冷热、排汗代谢的功能，已有专家在尝试向3D打印的皮肤中植入毛囊、汗腺。

手术中在体内的打印

已造出机器人模型和芯片

在美国3D打印展上，有专家介绍了自己的设想：未来每个外科手术室里都将会有一台3D打印机，它会在手术过程中将准备好的干细胞打印到病人需要被治疗的特定部位。

这项技术，西南医院有没有突破？有！王富友正在研发3D体内打印机器人。该机器人将术中体内打印与悬臂机器人结构结合在一起，使之像西南医院达芬奇机器人一样灵活与稳定，来完成术中体内打印。

“如果是类似膝关节这样的小型人体零件，打印时间不会超过3分钟。”王富友已经制作出一臂六轴的等比缩小模型与控制芯片，但王富友强调，这离临床运用还有距离，生物打印材料、操控方式、精准程度都还需要进一步研究。

4D打印来了遇水自主组装

国外有一名60岁的患者，患恶性肿瘤失去左脸后接受了3D打印的假脸，这使他看上去和正常人差别不大。还有实验室打印出了抗癌药物。

“美国生物学家已预测，不久的将来，人类可以用3D打印机直接打印DNA和流感疫苗。”王富友说，目前美国科学家正在研究将DNA转化成计算机二进制编码信息，这一数字信息可以通过电子邮件在不到一秒钟内传到世界各地。与此同时，科学家正在研制一种被称做数字生物学转换器的设备，它可以通过电子邮件收到的DNA数字编码信息重新转换成有效的生物DNA。

日前，美国麻省理工学院在洛杉矶举行的娱乐和设计大会上推出了升级版本4D打印机。所谓的4D打印，是一种能够自动变形的材料，只需将其放入水中，不需要机电设备，就能按照产品设计自动折叠成相应的形状，4D打印最关键是记忆合金。4D打印预计在医疗中应该会有很好的应用，因为人体血液中含有大量水分，若将遇水变化的部件打印到指定位置，可以带来意想不到的医疗效果。

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