对于年幼的癫痫患儿而言，每天都吃药是很困难的一件事情。2015年8月，美国食品药品管理局（Food and Drug Administration，FDA）批准通过的一种3D打印的快速溶解药物左乙拉西坦或许能够减轻这类疾病的负担。

这或许也预示着，3D打印可能成为应对某些特异性疾病的重要手段。无论是药品制造商还是临床医生，都增加了与3D打印设计师和工程师的合作，来应对独特的临床挑战。在主要的医学中心，这种3D打印机已经很常见了，它们通常被用来打印患者的骨骼模型，从而为难度较大的外科手术病例提供帮助。

一些创新型的中心也开始使用这种打印机来生产一些用于挽救生命的植入装置。随着3D打印机在临床试验中的使用，实验室的工程师们也在努力对打印机进行改进，以期有一天可以生产出能够满足人们需要的软组织来。

第一个在临床上广泛应用3D技术的是修复术。美国休斯顿圣地兄弟会儿童医院的Gloria Gogola医生常常为儿童开展手部和上肢手术，他表示，3D打印使个人定制成为可能。3D打印技术的这一特点使其有望在医学中获得广泛应用。

假肢

对于每个孩子来说，学习骑车都是一件大事，但是对于缺失一只手或者手部残疾的孩子来说，所面对的挑战就更大了。Gloria Gogola医生说，给孩子配置的假肢都很贵，而且只有很基础的功能。因此，很多孩子都主动或被动放弃了安装假肢。现在，专家们正在努力研发便宜且耐用的3D打印塑料假肢。非赢利组织领导了一项被称为NABLE的项目，这一项目正努力将设计师志愿者、工程师、3D打印机与儿童对假肢的需求匹配起来。Gloria Gogola解释道，这种假肢是根据每个孩子的需求而单独定制的。她和其他医生、矫正器修配者、治疗专家正通力合作，希望能为设计程序出一份力。

纽约罗彻斯特理工学院的科学家Jon Schull在2013年建立了一个组织以满足全球对假肢的需求。世界各地也有志愿设计者和工程师在帮忙设计定制的3D打印手。目前，这一组织已经创造了约1500个假肢。利用这一组织的设计，还可能创造出更多的假肢。而且，这些志愿者们的每个设计都可以在网上免费获得。这使得拥有打印机的任何人都可以自由使用现有的设计，他们也可以通过网络去定制假肢的设计，或者调整现有的设计。

美国莱斯大学的生物工程助理教授Jordan Miller的实验室主要研究3D打印出活组织的方法，他的同事自愿将他们的3D打印技术交给了NABLE项目。现在，Miller及其同事每个月帮助Gogola的5名病人设计手，而这些手的原料成本只有50美元～100美元。病人只需要在大学或者图书馆中将这些手打印出来，再安装好即可。Gogola表示，这是非常非常便宜的。

现在，有很多病人及其父母也加入了这一行列。Gogola和Miller目前收集了20个使用NABLE的患者的资料，以评估这些手在功能结局方面的作用，以及病人对有功能的手和没有功能的手的看法。Miller及其同事也在教授儿童和他们的父母如何自己组装手。一些父母也在自行修改NABLE的设计。Miller表示，这是真正地教育和授权给大众。

帮助儿童呼吸的夹板

当医生需要在很短的时间内为一些棘手的病例提供解决方案时，3D打印或许是一种便利的选择。例如，美国密歇根大学儿童医院的Glenn Green博士及其同事曾经与工程师合作，发明了一种3D打印的夹板来帮助患有气管支气管软化症的婴儿打开气道。这种疾病会导致频繁的气管塌陷、呼吸损害，严重时甚至会导致死亡。

Green博士表示：“我们想要的材料，是能够随着儿童的成长而膨胀，并且最终能够溶解的。”利用每个儿童气管的图像和计算机设计软件，Green博士的团队设计出了能够部分卷绕在呼吸道上的定制夹板。这种夹板可以通过3D打印的方式生产出来，柔韧的聚酯材料使之可以安全地用于移植，并且在两三年内可以逐渐被吸收。气管支气管软化症患儿在气管生长、变硬后渐渐也就不需要这种夹板了。

FDA为Green及其同事植入这种试验装置大开了方便之门。到目前为止，Green等人已经为5名儿童植入了这种3D打印的夹板，结果乐观。第一个植入这种气管夹板的孩子现在已经3岁了，体内的夹板已经部分溶解，并且未出现不良事件。

一旦获得FDA的批准，Green团队就将与FDA合作开展临床试验，目前FDA已经批准了3D打印的颅骨和脊椎植入物。

此外，Green及其同事也期待着，能够为那些希望利用3D打印模型或装置来帮助患者的医生提供帮助。

打印器官？

目前，3D打印在医学领域中的应用，是根据事先设计好的3D结构将坚硬的材料一层一层组装起来。然而，目前的研究骨干们正尝试使用这一设备来再造活组织或器官，他们希望这些活组织和器官可以用于研究，并最终用于患者组织或器官的再生。

3D打印设计的分享文化促进了这一领域的快速发展，也使得实验室进入这一领域更加容易。美国卡内基梅隆大学的生物医学工程师Adam Feinberg博士及其同事就根据他在网上发现的开放源代码的设计建立了生物打印机。现在，Feinberg团队也将打印机的设计和修改资料提供给其他人使用。Feinberg表示：“我们希望加速这一革新的进步。”

这一分享文化也使得生物打印越来越便宜了。一年前，生物打印机的售价大约在10万美元，现在则降至5000美元～10000美元。如果实验室使用Feinberg的设计自己制造生物打印机的话，成本还不到1000美元。

分享打印机的设计还使得研究人员可以将更多的精力用于应对操纵活细胞带来的生物工程学挑战。例如，生物打印机可以用水凝胶进行打印，这包含了胶原和纤维蛋白，涉及到凝胶类似物的相容性。这些软质材料在打印过程中会倒塌、走样，而Feinberg及其同事通过在明胶微粒模具中进行打印克服了这一障碍。

尽管这一技术进步得很快，构建了自己的生物打印机的Miller教授却表示，器官比目前任何的人造产品都要复杂的多！关于器官的生物学知识，以及器官是如何工作的，还有太多东西要学。

Miller表示：“人类器官有数十亿个细胞。最复杂的组织工程学项目会涵盖数百万个细胞。”3D打印的进步也依赖于其他学科的快速发展。例如，干细胞研究为生物打印提供了原材料。

Miller期待着，在未来20年内，能够将3D打印的组织用于组织再生。其中一种可能性是，将植入的组织作为支架，让机体自己完成剩下的部分。朝着这一目标进行的临床前研究已经开始了，未来如何，让我们拭目以待！

(作者：高石)

参考文献：Journal of the American Medical Association 2016; 315:333-335