汇总：3D打印在乳腺癌治疗中的应用

据世界卫生组织（WHO）统计，2020年，全球有230万女性被诊断患有乳腺癌，68.5万人死于该病，值得注意的是，男性也有概率患上此类癌症，大约 0.5% 到 1% 的乳腺癌病例发生在男性身上。在乳腺癌治疗方面，约40%的患者需要进行乳房切除术，即全部或部分切除乳房才能康复，但只有约20%的女性选择乳房切除后再造。为了支持这一事业，10 月被指定为乳腺癌宣传月，10 月 19 日是世界乳腺癌日。3D打印如今已经用于帮助对抗乳腺癌并促进其治疗，南极熊整理了一些3D打印用于治疗乳腺癌的不同方法。



Collplant 的植物重组人胶原蛋白 (rhCollagen)
许多传统的乳房重建手术依赖于有限的人体或动物组织供应，CollPlant 的创新3D生物打印方法消除了这种供应限制，为更多患者提供了重建机会。CollPlant 和 3D Systems 签订了一项共同开发协议，共同生产 3D 生物打印软组织基质产品，能够通过使用基于 rhCollagen 的生物墨水配方促进细胞浸润和增殖。这种组织再生最大限度地降低了不良免疫反应的风险。由于其源自植物，rhCollagen 还提供卓越的安全性，同时满足植入手术的机械要求。



3D 打印载药植入式乳房假体
来自国内多家医疗机构的科学家团队联手开展乳腺癌局部化疗治疗研究。传统化疗采用大剂量给药，会导致毒副作用，包括脱发、贫血和恶心。研究团队利用3D打印技术，设计了一种含有紫杉醇（PTX）和阿霉素（DOX）药物的假体，以预防乳腺癌相关手术后恶性肿瘤的复发和转移。药物释放表明，含有PTX和DOX微球的3D打印假体能够连续释放药物超过3周，抑制癌症复发阈值，并且副作用显着降低。虽然这项研究是在小鼠身上进行的，但这项研究表明了人类乳腺癌治疗未来发展的希望。



Lattice Medical 的 MATISSE 生物假体
经过6年的研究和12项专利，总部位于里尔的 Lattice Medical 开发出了一种结合 3D 打印、生物材料和组织工程的乳房生物假体，称为 MATTISSE，由 3D 打印的外壳组成，不仅可以提供所需的乳房体积和形状，还可以固定要再生的组织。目的是通过一次手术为所有有需要的女性提供自然的乳房重建。MATTISSE生物假体由可吸收生物材料制成，能够实现自体脂肪组织的再生；植入后，组织再生6个月，假体同时自然消失。因此，Lattice Medical 在洁净室中配备了一系列 3D 打印机（UltiMaker 机器），满足医疗行业的要求。



Healshape 使用 3D 打印制作天然、可吸收的乳房假体
Healshape 于 2020 年 1 月在里昂成立，是一家生物医学初创公司，专门从事通过生物打印进行乳房重建和隆胸的生物医学初创公司。该公司的目标是 “为每个女性开发乳房重建的自然解决方案”， 解决 220 万被诊断患有乳腺癌并需要乳房切除术的女性中 40% 的问题（2020 年）。与 Lattice Medical 一样，它提供了一种完全定制的生物假体，名为 UR SHAPE，这是一种 “100% 由生物源材料制成的天然基质（可 3D 打印）并且可吸收”，这要 归功于使用了促进再生的墨水每个女性的组织。一旦植入，医生可以通过脂肪填充注射患者自己的细胞。因此，仅需要一次操作。然后，这些细胞将采用生物假体的形状，并能够重建乳房组织。经过几个月的工作后，假体将能够自行吸收，只留下患者自己的细胞，然后这些细胞应该能够恢复乳房。2023年，该公司宣布与法国卢瓦尔河地区的l'Institut de Cancérologie de l'Ouest建立合作伙伴关系。



分离侵袭性癌细胞
赫罗纳大学的一个研究小组成功地利用 3D 打印分离出导致女性乳腺癌的细胞。他们制作了称为由微小3D矩阵构成的支架，可以复制人体的组织和纤维。在BCN3D Cura软件和巴塞罗那制造商的Sigma 3D打印机的帮助下，测试了各种参数，创建用于研究的最佳模型，研究人员对每种配置制作了 10 个副本，以便了解哪种几何形状能够最好地分离干细胞，哪些干细胞会导致复发。通过成功分离这种癌症亚型的干细胞，研究人员将能够更好地进行研究，找到导致肿瘤的生物标志物，并能够用药物靶向它们。



Fraunhofer IPT 和 BellaSeno – 自体组织乳房植入物
Fraunhofer IPT 与莱比锡公司 BellaSeno 合作，致力于开发自动化生产系统，该系统未来将利用聚合物结构的自体组织制造乳房植入物。两家公司将他们在 3D 打印方面的专业知识以及机械、电子、测量技术和软件领域的知识结合起来，有望给许多女性带来希望——因为传统的植入物常常会引起身体的防御反应，从而给患者带来额外的健康风险。以 BellaSeno 的 3D 打印聚己内酯植入物为例，植入材料会在两年内被身体完全降解，乳房将再次由身体自身的细胞组成。得益于生产设施，还应该能够以更低的成本更高效地制造植入物，这将使更多女性能够接受手术。然而，植入物获得批准还需要几年时间。两家公司预计将在未来几年内拥有该工厂的第一个工业原型。



Plcoskin – TissueDerm
PLCOskin 是一家来自韩国的生物技术初创公司，最初是延世大学的企业研究中心，专注于软组织重建，开发了 TissueDerm™。TissueDerm™是一种多用途人造真皮，由动物胶原蛋白和人造聚合物组合而成，经3D打印而成。在手术中，TissueDerm™ 用于重建有缺陷的软组织，例如乳腺癌患者的乳房。PLCOskin 还为这些患者提供其他治疗选择，例如用于乳房重建的乳房假体套。乳腺癌也是韩国女性最常见的癌症，每年增加5%。然而，由于成本和副作用，约 80% 的患者在乳房切除术后放弃乳房重建。TissueDerm™ 是一种安全的人工植入物，比市场上其他产品便宜约 50%，而且没有副作用。所使用的材料具有优异的生物相容性和较高的拉伸强度，因此不会引起患者体内的炎症。



利默里克大学的 3D 打印定制乳房假体
爱尔兰利默里克大学的研究人员宣布了他们的“世界首创”：利用 3D 扫描和打印技术为乳房切除术后的女性打造定制的乳房假体。该试点服务是利默里克大学 (UL) 快速创新部门、利默里克大学医院 (UHL) 症状乳腺护理部门和 Mater Private Network 中西部放射肿瘤中心合作完成的，希望提高质量乳腺癌幸存者的生命。从本质上讲，接受过完整乳房切除术（完全切除一两个乳房）的女性将可以获得完全个性化的假体，这些假体将在护理点现场制作，完美匹配残留乳房，无论形状或大小。尽管研究人员没有深入研究使用了哪种 3D 打印技术，但他们确实提到，这种治疗方法希望解决目前标准中缺乏的“一刀切”方法。该项目旨在为爱尔兰各地提供量身定制的假肢解决方案。



借助 3D 打印肿瘤治疗癌症
在加拿大安大略省滑铁卢大学，一组研究人员正在借助 3D 生物打印技术领导对抗乳腺癌的斗争。该团队正在彻底改变加拿大和世界各地传统的癌症治疗方式。此前，医生会通过活检切除肿瘤，然后在二维显微镜下进行研究。随着3D生物打印的引入，医生能够逐层对肿瘤进行建模，以前所未有的方式进行全面建模，并为更快、更便宜的治疗开辟新途径，例如测试化疗药物和规划最佳治疗结果。



适应身体并释放药物的 3D 打印植入物
贝尔法斯特女王大学 (QUB) 的一组研究人员以有效治疗乳腺癌为目标，借助 Tinkercad 和 Cellink Bio X 3D 生物打印机创建了 3D 打印植入物。这些定制植入物采用能够改变其形状和特性的智能材料制造。由于使用了这项技术，植入物可以通过温度或湿度等外部刺激进行编程和控制，以提高其对每位患者的适应能力。在植入物中使用 4D 打印的好处不仅在于美观，还能够在非常精确的位置逐渐释放药物。这种类型的化疗药物（阿霉素或 DOX）可以帮助患者预防癌细胞复发。



3D 打印超声设备旨在对抗间期癌
麻省理工学院的一个研究小组创造了一种 3D 打印设备，有望帮助对抗乳腺癌。该超声波设备的目的是提供此类癌症的早期检测。让医生和患者都担心的是间期癌症。我们谈论的是在定期乳房X光检查之间迅速发展的肿瘤，这些肿瘤也比常规检测到的肿瘤更具侵袭性。该研究的主要作者 Canan Dagdeviren 指出，他的目标是设计一种设备，可以更频繁地筛查高风险个体。cUSBr-Patch 由带有开口的 3D 打印贴片组成，可从乳房的不同角度提供深度扫描和图像。该设备是使用 TPU 和 PLA 的 3D 打印机 Prusa i3 MK3S+ 创建的，连接到胸罩上，允许在家进行这种类型的扫描，以对抗间期癌症。



用于重建手术的 3D 打印支架
威尔康奈尔医学院的研究人员使用 3D 打印来帮助改善接受乳房切除术的乳腺癌患者，使用3D打印进行乳腺重建。3D 打印圆盘由聚 4-羟基丁酸酯 (P4HB) 制成，这是一种已用于外科和医疗设备的聚合物。可定制的支架形成了一个类似模具的形状，最终在自然愈合过程中被身体填充，之后 P4HP 就会分解。“这是帮助那些在乳房切除术后选择进行乳房重建的患者再次感觉完整的重要一步，”外科教授 Jason Spector 博士解释道。



乳腺癌肿瘤模型临床检测平台
目前癌症药物研究的临床前平台不足。因此，宾夕法尼亚州立大学的一组研究人员开始利用 3D 打印的乳腺癌模型来探索肿瘤细胞、抗癌药物和人体免疫细胞之间的相互作用。该研究结果于 2022 年 10 月发表在医学期刊《先进功能材料和生物制造》上。
首先，使用抽吸辅助生物打印技术打印乳腺癌肿瘤的三维模型，并将其塑造成肿瘤模型。研究小组首先测试了肿瘤模型对阿霉素（一种常用于治疗乳腺癌的化疗药物）的反应。结果发现肿瘤模型对这种化疗有反应。研究人员随后与杰克逊实验室的免疫学家合作，探索 3D 打印组织对人类免疫细胞的反应。用于此目的的人类 CAR-T 细胞经过基因工程改造，可以识别并攻击乳腺癌细胞。仅仅72小时后，人们发现CAR-T细胞已经触发了积极的免疫反应并正在攻击癌细胞。3D 打印肿瘤模型等方法可以帮助评估和了解治疗措施对肿瘤组织的反应。



ONEBra
ONEBra 是一家年轻的意大利公司，为因乳腺癌而不得不接受乳房切除术的女性设计了一种解决方案。这种手术导致的乳房不对称通常会给患者带来巨大的心理负担。因此，ONEBra 设计了适合女性生理机能的定制 3D 打印胸罩罩杯。通过在家中完成的扫描，患者可以扫描自己的身体并将图像发送给公司，然后该公司可以 3D 打印定制的胸罩罩杯并将其运送到患者家中。通过使用增材制造，产品可以在短时间内发货，并且完全尊重个人隐私。