用高分子合成材料 3D技術可打印出完美的顱骨

當意外事故造成顱骨缺損時，我們該如何修復腦顱？根據患者的腦部CT數據進行設計，利用3D打印技術可製作出與缺損處完美匹配的“顱骨”。

近日，在山東濟南舉辦的3D打印與先進新型材料創新應用論壇上，專家們交流了上述創新應用。這場由中國增材製造產業聯盟生物製造產業工作組、山東省立醫院神經外科主辦的論壇吸引了清華大學徐弢教授團隊、四川大學華西醫院關俊文教授、山東省立醫院神經外科龐琦教授、丁峯教授等眾多專家參與。專家們認為，利用高分子合成材料，3D可打印出“完美的顱骨”;如果希望未來能“打印”出活體器官用於人體組織修復，則需基礎研究、新材料、高技藝方面的專家們“擰成一股繩”，通力合作。

人的顱骨由23塊骨組成，能支持和保護腦等重要器官。除下頜骨和舌骨外，各骨之間都借縫或軟骨相連，屬不活動的連結。如何利用時下炙手可熱的3D打印技術“定製”受損的顱骨，成為與會者討論的話題。

“一個月前，我剛進行完一場顱骨修補手術。”四川大學華西醫院神經外科主任醫師關俊文教授是國內顱骨修補手術的高手。在他看來，顱骨修補，首先需要在頭頂上“開一扇窗”，用定製的各種材料“嵌入窗中”，固定，然後用頭皮覆蓋。這些材料，早期是金屬，是甲基丙烯酸甲(MMA)，當下是鈦網，是聚醚醚酮(PEEK)。而理想的修復材料，需具備“可透過放射線、抗感染、不傳熱、生物力學性好”等特徵。相對而言，PEEK因其“射線可透過、有彈性、不導熱”等優勢更勝一籌。關俊文強調，以PEEK為代表的顱骨修復術對主刀醫生的經驗、水平提出了更高要求，也是當下顱骨修復的“主力軍”。

他的觀點指向一個事實：一方面，選擇3D打印技術“量身定製”的新型植入修補材料PEEK，可根據患者的頭顱CT數據進行3D重建，完全還原顱骨的生理結構曲度等，可與缺損區域嚴絲合縫;另一方面，顱骨修補並不是主刀醫生一個人能完成的，新材料的研製還需要基礎研究和個性化的支持。

清華大學生物製造中心副主任徐弢教授是國際上最早進行細胞和器官打印技術開發的研究者之一，他和導師一同擁有世界首個細胞打印專利。他看到了現在3D打印骨硬質材料支架面臨的不足，比如“大部分金屬材料不降解，難以實現可再生功能”“可降解材料硬度不夠，難以承重”“3D打印產品層間力學較差”等。

徐弢提到的“3D打印材料不降解”問題，與山東第一醫科大學第一附屬醫院辛濤教授不謀而合。辛濤認為，硬腦膜是緊貼在顱骨內側和腦組織之間的堅硬膜性組織，是保護腦組織的天然屏障。如何修復硬腦膜，尋找理想的硬腦膜替代材料成為醫學界面臨的問題。

厚度僅0.2毫米，看上去就像普通紙巾，貼在手術患者腦硬膜破損處卻可迅速實現傷口縫合效果，費用則只有國外同類產品的1/3。辛濤在臨牀中應用的這款名為“睿膜”的中國造高技術產品，是中國科學家“十年磨一劍”的成果，也是在“任何好的技術，如果不轉化和應用就失去生命力”理念下誕生的。

兩個月前，國家藥監局和國家衞健委聯合發佈《定製式醫療器械監督管理規定(試行)》，明確定製式醫療器械不得委託生產。在與會者看來，基礎研究、新材料、高技藝三者聯手，3D生物打印產業會迎來“春天”。