據英國廣播公司(BBC)網站報導,比利時哈塞爾特大學宣布,比利時和荷蘭的科學家利用三維(3D)列印技術製成了首個完整的鈦基下顎,並成功將其移植給了一位83歲的老婦,這表明精準的3D列印技術可用於人體骨骼和器官的移植。
此前,這名女性患者因患有骨髓炎,損壞了下顎的正常功能。科研人員通過核磁共振成像(MRI)獲取了病患下顎的準確形狀,並利用雷射燒結3D印表機融化鈦微粒,使其一層層融合,直至重塑出病患下顎的模型,卻無需使用任何黏合劑。這種名為「附加生產」的技術利用高精度雷射束,連續熔化很薄的鈦金屬粉末來製造器官。每層鈦粉末都與上一層的截面黏合。1毫米厚度需要熔化33層鈦金屬粉末,而製造整個下顎則需要熔化數千層鈦粉末。製成的下顎上面甚至還帶有可促進肌肉連結的凹痕和孔腔,以及允許下頜神經通過的套筒,以增加患者未來可能需要的支撐結構。其外面也覆蓋了與生物相容的陶瓷層,以便它附著於患者的面部。
雖然人工下顎約107克,要比天然下顎重三分之一,但病人使用起來並不困難。手術完成之後,患者的下顎迅速恢復了原來的形狀,吞咽、說話和呼吸功能等也恢復了正常。通常這種手術都需要住院兩周至一個月才能完成,而這位病患僅花費了4個小時就完成了此次下顎移植手術。與傳統的製造方法相比,3D列印技術使用的材料更少,生產時間也更短。此前最大規模的3D列印移植是2008年於芬蘭實施的半個上頜骨移植,科學家通過將3D列印的鈦微粒融入幹細胞中,並植入病患的腹部才培養出了與生物兼容的組織。
哈塞爾特大學的朱爾斯•波肯斯教授表示,這是首次採用定製器官為病人置換整個下顎的手術。由於3D印表機能製造出厚度僅為數微米的層疊材料,也幾乎可以與各式原材料兼容,研究人員正在探索以3D列印技術製造皮膚移植微片的方法,以及利用細胞的正確沉積來構建整個器官的途徑。比利時3D列印公司Layerwise的總經理彼得•莫瑟裡斯也表示,這僅僅是個開始,「附加生產」技術可使LayerWise生產出更複雜的、符合病人需求的器官或移植物,在未來應用於更廣範圍的移植手術,而不僅限於人類骨骼結構的移植。