生物3D打印技术—器官移植的新希望：广州迈普再生医学科技有限公司

广州迈普再生医学科技有限公司

文/刘玉琴
器官移植技术的发明，为无数器官衰竭的病患带去了生的希望。迄今为止，人类已经完成了除大脑之外所有器官的移植，全世界有将近100万曾经被死亡阴影笼罩的病人通过器官移植获得了新生。它被誉为19世纪医学史上最伟大的突破之一。
然而一直以来，器官移植技术都面临着一个困境：供体短缺与免疫排斥的问题。受传统观念的影响，我国愿身后捐献遗体者少之又少，器官移植领域的临床缺口仍非常大。据了解，我国每年有150万患者在眼巴巴地期待器官移植，其中却只有1万患者有幸获得供体。如今，一项新技术的出现或可改变这种状况。生物3D打印技术也许可以实现人工制造器官的科学梦想，帮助更多的病人重获新生。
“这项技术代表了一个非常有前景的方向，尽管目前来说发展得并不完善。”广州迈普再生医学科技有限公司董事长袁玉宇近日在接受记者采访时这样表示。
千禧年，美国克莱姆森（Clemson）大学托马斯·波兰教授创造性地提出器官打印的理念。师从于托马斯·波兰教授的袁玉宇与师兄徐弢，将导师的理念付诸实践，并发表了该领域的第一篇学术性研究论文。2008年，两人回国创办广州迈普再生医学科技有限公司，开始将这项技术东渡到中国。作为国内目前从事生物打印技术产品研发的领头人物，袁玉宇及其研发团队所致力的再生医学领域正逐渐成为国内炙手可热的行业。
衍生于三维打印技术
说到生物打印技术，不得不提及3D打印技术。如今，3D打印技术在全世界兴起了一股发展热潮。日前在北京召开的全国科技工作会议上，科技部部长万钢表示，今年将加强战略高技术研发部署，重点突破重点领域的核心关键技术，3D打印技术亦榜上有名。
3D打印技术也称快速成型技术或增材制造技术，发轫于上世纪80年代。1982年，首次公开实现实体模型印制的是日本名古屋市工业研究所。然而，最常被冠以发明“现代”3D打印机的人是查尔斯·W·赫尔（Chuck Hull）。1984年，他定义了专利术语Stereolithography“立体光刻造型技术”，意为系统通过创建多个截面的方式生成三维物体对象。
一般而言，采用传统方法制造出一个模型通常需要数小时到数天，根据模型的尺寸以及复杂程度而定，而用3D打印的技术则可以将时间缩短为数个小时。3D打印技术采用材料累加的制造原理，将一个复杂的零构件通过计算机辅助设计或计算机动画建模软件进行建模，再将建成的三维模型分解成多个二维结构即多个截面。电脑读取二维数据后，通过设置好的软件程序逐层进行扫描。打印机通过读取文件中的横截面信息，用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来，各层截面以特殊的智能聚合物粘合起来后，一个成型的三维实体便可被制造出来。这种技术的特点在于其几乎可以造出任何形状的物品。
3D打印机与传统的打印机最大的区别在于它所使用的“墨水”。 3D打印机的“墨水”既可以是工业材料，如金属、塑料，又可以是组成人类生物体的基本元素如细胞。生物打印技术依靠体外的干细胞进行培养制成器官打印所需的“墨水”，注射器将“墨水”一层一层地喷涂到由特殊材质制成的生物支架上，直至器官的三维结构成型。由于干细胞具有同时分化成多于两类不同细胞的潜能和特性，未来人类想要打印出较为复杂的人体器官也并不只是科学幻想。
优于传统的器官移植技术
上世纪90年代后期，随着大批留学人员学成归国以及新型免疫抑制药物应用于临床，我国的器官移植工作获得了空前迅猛的发展，移植数量和质量都取得了大幅提高，已经接近国际先进水平，但供体短缺仍是中国乃至全世界器官移植领域面临的共同问题。
近年来，国家积极推动公民逝世后器官捐献工作。中共中央办公厅、国务院办公厅近日印发了《关于党员干部带头推动殡葬改革的意见》，意见指出：“鼓励党员、干部去世后捐献器官或遗体。”同时为了保证真正急需器官移植的患者得到救治，去年9月1日我国开始实施人体捐献器官获取与分配管理规定，卫计委相关负责人表示将来不排除让更多的组织或者代表来参与器官的公平分配。供体短缺与公平分配问题成为制约器官移植技术在我国顺利实施发展的主要障碍。生物打印技术或许可以为这一问题的解决提供较为完善的方案。
一般来说，传统的器官移植如果供体器官来自其他个体甚至其他物种，病人必须服用免疫抑制药物以减轻自身免疫系统对该器官的排斥，否则移植器官很难存活。但是免疫抑制药物会极大降低人体对疾病的抵抗力，使得病人很容易感染其他疾病，健康状况恶化，因此传统的器官移植往往造成一种“拆东墙补西墙”的后果。
“而生物打印技术所需的活体细胞一般可以取自体细胞进行体外培养，能够诱导自体再生人工组织和器官，就不存在排异的问题，”袁玉宇表示，但要真正打印出复杂的人体器官，恐怕还须二十年甚至更长的时间。
除了在器官移植技术领域的积极影响，在药物研发生产领域，生物打印技术也能起到有利的作用。普通的药物试验一般需经历各种级别的动物试验和人体试验，而使用生物打印技术制造的器官进行药物筛选，不仅能够同时进行具体复杂的细胞三维模型实验，还能同时使用多种细胞进行药物验证，大大提高药物行业的效率和准确度，从而缩小从药物开发到通过批准以及投入临床使用的周期，为研发人员节省大笔的研发费用。
瓶颈与前景并行
据袁玉宇估算，世界上每1.5小时，就有一位需要进行器官移植手术的病人因等待而死亡。中国每年有150万人需要进行器官移植手术，而能够幸运接受移植的不足百分之一；每年有1000万人因为各种疾病、意外而导致的损伤需要进行组织再生修复。
生物打印技术作为再生医学的重要组成部分，其发展前景可见一斑。“国内目前再生医学领域的研究做得越来越好，与国际领先水平的差距正在缩小；但在产业化这块却依然是空白，90%以上的产品仍依赖进口。”袁玉宇说。
正是瞄准了这一市场空白，生性热爱挑战，不安于现状的袁玉宇回到国内开始了艰难的创业路。自称没经验，也没钱的他靠着远见与锲而不舍缔造了迈普的传奇。如今迈普已迈向发展的快车道，公司目前已经成功地研制出人工硬脑膜、骨盆底修复补片、人工皮肤、疝气修复等产品，未来将致力于更加复杂的人工器官如肾脏等的研发工作，逐步形成以纳米仿生技术及生物打印技术为代表的新一代生物加工技术产业集群。
2011年，迈普团队成功开发出第一个再生型植入类医疗器械产品即第一代人工硬脑膜产品“睿膜®”，实现了生物打印等先进生物增材制造技术在医疗器械行业的全球首次产业化。目前，迈普研发的产品已成功进入欧洲、美洲、东南亚、中东等几十个国家和地区的高端销售市场，在国内，该产品已申请CFDA注册证并已通过技术审评专家会的评审，预计将于2014年4月可获得CFDA注册证，开始正式进入国内市场。
“未来两年，我们将有5个以上用于人体组织修复的再生型植入类医疗器械产品推向全球市场。”据袁玉宇介绍，公司目前所研发的产品多以生物材料为主，由于细胞打印的复杂性和安全性有待完善，生物打印技术目前仍然存在许多亟待突破和解决的难题,所以涉及更加复杂的人体器官的再造仍须时日。
首先，器官打印技术的“墨水”的来源仍是一个难题。就细胞使用这方面来说，由于干细胞具有演变成肿瘤细胞的风险，所使用的体外分化诱导技术仍存在较大的安全隐患。且因一个器官由多种细胞组成，细胞间相互如何作用，怎么排列，如何控制其所处的微环境都是业内尚未攻克的瓶颈。
另外，器官打印的过程原则上会对生物细胞的活性造成一定的损伤，这需要通过一些特殊的设计和处理，才能保存其95%以上的活性。控制好细胞所处的微环境，需要足够的细胞培养液予以供给。
除了上述问题，如何让细胞在保持活性的同时能保留完善的生物功能，也需要很高的技术要求。“打印出来的器官并不是用来观赏的，器官的功能相当复杂，目前来说要达到一个完整的功能，还需要很长的时间。”袁玉宇进一步解释到，生物打印机面临的另一个挑战是，其打印出的物体如何与身体其他器官尤其是大的组织更好地结合。因为任何打印出来的器官或身体组织都需要同身体的血管相连。袁玉宇表示，生物打印技术目前在研究层面仍须做更多的工作，并不能操之过急。
但科学总是在矛盾和困难中前行，正如袁玉宇当初为公司起名为“迈普”的初衷：希望从实验室走出来的高新技术能够迈向普罗大众，造福大众。“生物打印技术是3D打印技术领域中技术含量最高的基础领域，这是一个朝阳产业，未来一定能够改变人类的生活，我们希望在这个领域中做一些领头羊的工作。”


南极熊3D打印网了解到他公司的简介：
广州迈普再生医学科技有限公司（Medprin Regenerative Medical Technologies Co.,Ltd.）成立于2008年9月，是一家由多名留美博士共同创建的高新科技企业。公司拥有国际先进水平的产业化基地，建有标准化动物实验中心，设有设施完善的研发实验室并配置了各种先进的研发和生产设备。公司以纳米仿生技术、生物打印技术及自体干细胞技术三大核心技术为主导方向，以“争当世界器官再生产业技术的领跑者”为发展愿景，利用这些技术制备出能诱导自体再生的人工组织和器官，对患者因疾病或创伤而受损的部位进行修复、替代及再生。
迈普公司秉承“引科技之力量，攀质量之巅峰；迈诚信之步伐，谱生命之乐章”的质量方针，严格执行ISO13485质量管理体系。目前公司已成功研发出第一代脑（脊）膜补片产品——“睿膜”。该产品已取得CE认证，并正式投入生产。
迈普公司致力于将这一系列领先的再生医学工程技术在中国产业化，并已申请了多项专利，除脑脊膜补片外，公司将陆续开发导管、皮肤、血管、软骨、肌腱等人体组织，同时进一步开发更为复杂、先进的人工组织和器官，　 为引领我国再生医学产业的发展，解决人们生命健康的威胁做出应有的贡献！
广州迈普再生医学科技有限公司将为员工提供优良的工作环境，轻松、平等、开放的文化氛围，有竞争力的福利待遇，并为优秀员工提供公司股票期权及良好的职业发展机会。