1、，xxx xxxxxxxxx3D生物打印是一種基于計算機三維模型的3D打印技術(shù)，通過軟件分層分散和數(shù)控成型，用于生物材料或活細(xì)胞的定位和組裝，制造醫(yī)療輔助器具、人工植入支架、組織器官等生物醫(yī)學(xué)產(chǎn)品。3D生物打印是目前3D打印技術(shù)研究的前沿領(lǐng)域。3、PPT學(xué)習(xí)交流，3D生物打印技術(shù)的前景。2012年，全球3D打印市場達到28.2億美元，從2010年到2012年進入快速發(fā)展時期，三年復(fù)合增長率為27%。沃勒協(xié)會預(yù)測，在未來幾年，該市場將繼續(xù)增長近20%。到2021年，該行業(yè)將達到108億美元，是目前規(guī)模的五倍。4、PPT學(xué)習(xí)與交流、3D生物打印技術(shù)的前景以及3D生物打印的巨大發(fā)展空間是由三個原因造

2、成的：全球醫(yī)療領(lǐng)域的巨大支出，為3D打印技術(shù)提供了潛在的發(fā)展空間；當(dāng)今社會有一個健康危機，即器官短缺。隨著醫(yī)學(xué)的不斷進步，我們的壽命大大延長了。問題是我們活得越久，我們的身體器官就越容易衰竭。目前，我們沒有足夠的器官來替代它們。數(shù)據(jù)顯示，在過去十年里，需要器官移植的病人數(shù)量增加了一倍，但器官移植卻沒有增加。5、PPT學(xué)習(xí)與交流，3D生物打印技術(shù)的前景，3D打印技術(shù)以其快速性和準(zhǔn)確性而著稱，并充分結(jié)合了其個性化的制造能力和患者需求的差異性，這對人工假體和人工組織器官的制造具有巨大的推動作用。我們知道“3D打印”是一個流行的術(shù)語，它的學(xué)名是“快速原型制作”。它采用現(xiàn)代計算機技術(shù)，采用新的材料堆積成

3、型原理，直接從計算機輔助設(shè)計和其它數(shù)據(jù)中打印出自稱的三維實體模型。由于人體器官的巨大差異，用傳統(tǒng)的模具制作假肢和其他器官是不合適的。此時，3D打印技術(shù)已經(jīng)顯示出其個性化的能力。我們只需要改變數(shù)據(jù)來完成器官的制造。與其他領(lǐng)域相比，三維打印在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用更加經(jīng)濟。3D生物打印器官被用來替換失敗的器官，我們別無選擇。特別是在目前的情況下，需要器官移植的病人遠遠多于需要器官移植的病人，而且他們的經(jīng)濟效益仍然很高。當(dāng)然，當(dāng)3D生物打印技術(shù)成熟時，器官移植的成本將不會像現(xiàn)在這樣高。7、PPT學(xué)習(xí)交流，3D生物打印技術(shù)的應(yīng)用，3D細(xì)胞打印主要有三個具體應(yīng)用：作為醫(yī)學(xué)實驗的研究工具。細(xì)胞印刷產(chǎn)品包括組織和器

4、官。細(xì)胞經(jīng)精確定位和培養(yǎng)后，形成的結(jié)構(gòu)具有生物學(xué)特性，可作為良好的醫(yī)學(xué)研究工具。組織和器官的構(gòu)建和修復(fù)。細(xì)胞印刷形成的組織和器官可以根據(jù)病人的需要進行移植和修復(fù)。在這個階段，一些皮膚和脂肪組織可以被印刷出來用于修復(fù)。移植器官的印刷仍在研究中，最有希望領(lǐng)先的領(lǐng)域可能是人工肝。在藥物研發(fā)領(lǐng)域模擬藥物篩選。細(xì)胞印刷形成的組織和器官可用于藥物篩選試驗，彌補現(xiàn)階段蛋白質(zhì)篩選直接用于動物體篩選的技術(shù)不足，提高藥物篩選效率和新藥研發(fā)速度。9，PPT學(xué)習(xí)交流，3D生物打印技術(shù)的應(yīng)用?？的螤柎髮W(xué)機械工程和計算機科學(xué)與技術(shù)教授伍迪利普森在他2013年的著作3D打?。簭南胂蟮浆F(xiàn)實中提出了“3D打印生活階梯”的概念。

5、伍迪利普森認(rèn)為，身體的各個部分按照復(fù)雜程度排列在一個很高的階梯上。無生命的假體將位于梯子的底部；中間層是簡單的活性組織，如骨和軟骨。在簡單的組織之上是靜脈和皮膚；最接近梯子頂端的是復(fù)雜而關(guān)鍵的器官，如心臟、肝臟和大腦。生命階梯的頂層將是一個完整的生命單元也許有一天它將是一個具有完整功能的人工生命形式。今天，3D打印技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)了設(shè)想的階梯的底部。我們正在探索中級水平，夢想有一天能達到最高水平。目前，第一波身體部位的商業(yè)3D打印已經(jīng)出現(xiàn)，諸如3D打印假肢、牙冠、隱形眼鏡和助聽器等無生命的修復(fù)形式已經(jīng)存在于全世界成千上萬的人中。11、PPT學(xué)習(xí)和交流、3D生物打印技術(shù)的應(yīng)用、牙齒的3D打印、助聽器

6、和矯正器都非常相似：首先掃描身體有問題的部位，然后將掃描的數(shù)據(jù)發(fā)送到專門的實驗室，在那里將數(shù)據(jù)調(diào)整為可行的設(shè)計文件，最后根據(jù)設(shè)計文件使用軟橡膠、硬且有光澤的陶瓷或軟且有彈性的透明塑料進行3D打印。目前，3D打印對身體部位使用單一材料，例如金屬、陶瓷或塑料。它們可以定制形狀，也可以小批量生產(chǎn)。這些特性使它們成為3D打印的完美對象。隨著科技的發(fā)展，組織工程支架和植入體的三維打印越來越成熟。首先，人體模型的器官模型通過CT和ECT技術(shù)獲取，并通過三維技術(shù)進行處理，包括建立三維模型，然后對不同的材料和部位進行建模。最后，指示3D打印設(shè)備噴射生物相容性材料以形成所需的結(jié)構(gòu)。3D打印在構(gòu)建植入物微觀結(jié)構(gòu)方

7、面比傳統(tǒng)技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢。在美國，僅骨移植修復(fù)材料的市場空間就達200億美元。此外，一些血管支架等領(lǐng)域的應(yīng)用也在逐步發(fā)展。2011年6月，世界上第一個通過3D打印技術(shù)制造的人造下頜骨移植手術(shù)在荷蘭進行。接受移植的病人是一位患有骨髓炎的83歲婦女。手術(shù)后她恢復(fù)得很好，她的新下頜骨沒有影響她的語言表達和進食能力。2013年上半年，普林斯頓大學(xué)的研究人員以1000美元的成本成功印刷了功能仿生耳朵。研究人員說，他們創(chuàng)造的仿生耳朵比正常人的聽覺能力強得多，甚至可以聽到無線電頻率，因為耳朵的組織是在培養(yǎng)皿中結(jié)合電子技術(shù)生長的?？茖W(xué)家選擇水凝膠作為打印材料，然后用3D打印機打印仿生耳朵，然后將從小牛身上獲

8、得的細(xì)胞注入水凝膠，然后加入一種含有納米銀顆粒的聚合物，這種聚合物可以傳輸射頻信號。最后，小牛細(xì)胞生長成軟骨組織，并在線圈天線周圍變硬。就這樣，仿生耳朵誕生了。15、PPT學(xué)習(xí)與交流，3D生物打印技術(shù)的應(yīng)用，16、PPT學(xué)習(xí)與交流，3D生物打印技術(shù)的應(yīng)用，器官短缺已成為全球性問題。長期以來，為了解決移植器官不足的問題，醫(yī)學(xué)界投入了大量資源進行研究。3D打印肝臟和3D打印腎臟等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的最新突破令整個醫(yī)療行業(yè)興奮不已。生物器官的印刷材料是組成器官的細(xì)胞。從打印頭出來的不是無生命的物質(zhì)，而是有生命的細(xì)胞。3D細(xì)胞印刷使用多層生物構(gòu)建模塊來生產(chǎn)真實的活體組織。這款3D生物打印機有兩個打印頭，其中一個

9、可容納80，000個人體細(xì)胞，被稱為“生物墨水”。另一個可以打印“生物紙”。所謂生物紙的主要成分是水凝膠，它可以用作細(xì)胞生長的支架。該機器首先“打印”器官或動脈的三維模型，然后將一層細(xì)胞置于另一層細(xì)胞之上。打印一圈“生物墨水”細(xì)胞后，再打印一張“生物紙”凝膠。17日，PPT學(xué)習(xí)交流，應(yīng)用3D生物打印技術(shù)，繼續(xù)重復(fù)這個過程，直到完成打印新的器官。隨后，自然產(chǎn)生的細(xì)胞開始重組并融合形成新的血管。每個血管需要大約一個小時才能形成，而融合在一起需要幾天時間。18、PPT學(xué)習(xí)和交流、3D生物打印技術(shù)的應(yīng)用，以及人體細(xì)胞制備的基本“生物墨水”理論，對于人體器官的3D打印和重建也在近年來取得了重大突破。20

10、12年，英國科學(xué)家王淵源和日本科學(xué)家山中伸彌因“發(fā)現(xiàn)成熟細(xì)胞可以被重新編程為多能細(xì)胞”而獲得諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎。2014年1月30日，自然雜志披露，日本物理化學(xué)研究所的小鮑方青子團隊可以通過將細(xì)胞暴露在弱酸性環(huán)境中，將細(xì)胞轉(zhuǎn)化為干細(xì)胞。平均而言，25%的細(xì)胞在酸性條件下存活，其中30%轉(zhuǎn)化為多能細(xì)胞，遠高于山中伸彌之前1%的轉(zhuǎn)化率。隨著用于誘導(dǎo)干細(xì)胞分化成特定功能細(xì)胞(例如肝細(xì)胞、胰島細(xì)胞等)的技術(shù)的逐漸改進。)，人體器官3D打印和重建的基本“生物墨水”距離并不遠。19，PPT學(xué)習(xí)交流，3D生物打印技術(shù)的應(yīng)用，20，PPT學(xué)習(xí)交流，3D生物打印技術(shù)的應(yīng)用。目前，一些皮膚和脂肪組織可以打印出來用于

11、修復(fù)。移植器官的印刷仍在研究中，最有希望領(lǐng)先的領(lǐng)域可能是人工肝。目前，3D細(xì)胞印刷仍處于實驗室階段，離商業(yè)化應(yīng)用還有很長的路要走。但也面臨著一系列的問題，如形成組織的強度不足、培養(yǎng)組織的存活以及缺乏計算機化的工具。目前，3D生物打印領(lǐng)域的先驅(qū)是美國的Organovo公司。奧格諾沃公司成立7年來，在3D生物打印領(lǐng)域取得了一系列顯著突破，包括：打印出第一條全細(xì)胞工程人體動脈；利用脂肪組織的干細(xì)胞制造動脈；首次將生物打印組織植入活體(動物)；具有所有生物活性和功能的人肝組織的3D打印，并保存40天。21歲，PPT學(xué)習(xí)與交流，3D生物打印技術(shù)的應(yīng)用。在Organovo公司打印3D微型肝臟的過程中，3D

12、打印機逐層打印肝細(xì)胞和血管內(nèi)壁細(xì)胞，總共大約20層。血管內(nèi)壁的細(xì)胞負(fù)責(zé)為肝細(xì)胞提供營養(yǎng)和氧氣。他們印刷的微型肝臟可以產(chǎn)生白蛋白、膽固醇和解毒酶細(xì)胞色素P450，在肝臟中代謝藥物。小型肝結(jié)合了肝實質(zhì)細(xì)胞和星狀細(xì)胞層，其結(jié)構(gòu)和功能對醫(yī)學(xué)研究具有重要意義。小型肝臟可被疾病侵入，讓研究人員觀察整個病理過程，也可與藥物一起服用，以了解藥物的療效。22，PPT學(xué)習(xí)與交流，3D生物打印技術(shù)的應(yīng)用，23，PPT學(xué)習(xí)與交流，3D生物打印技術(shù)的應(yīng)用，Organovo公司的科學(xué)家使用3D打印機打印微型肝臟，0.5毫米深，4毫米寬，具有許多類似真實肝臟的功能，24，PPT學(xué)習(xí)與交流，3D生物打印技術(shù)的應(yīng)用，心臟的3D

13、生物打印取得了很大進展。首先培養(yǎng)心臟的活細(xì)胞，然后通過打印頭按照設(shè)計的模型逐層打印。雖然印刷心臟只有一部分功能，但它對我們來說是一大進步。在網(wǎng)易公開課上，有一個題為“如何打印人類腎臟”的演講。外科醫(yī)生安東尼阿塔展示了如何用三維細(xì)胞打印機打印人類腎臟的視頻。由于視頻很長，感興趣的學(xué)生可以在線搜索。以下是視頻截圖：25、PPT學(xué)習(xí)與交流、3D生物打印技術(shù)應(yīng)用、26、PPT學(xué)習(xí)與交流、3D生物打印技術(shù)發(fā)展。如今，3D打印仍處于初級階段，大多數(shù)是簡單的器官，如各種假肢和人造組織。復(fù)雜多樣的器官具有不同的功能，如腎、肝、心等仍處于研究階段。我們相信，隨著醫(yī)療設(shè)備的發(fā)展和醫(yī)學(xué)的進步，我們可以如3D打?。簭南?/p>