医疗保健中的3D打印:医疗保健趋势

利用3D打印抗击Covid-19大流行

Covid-19的快速扩散给世界各地的医疗保健系统带来了巨大压力，对关键医疗设备和用品的需求不断增加。主要制造商和个人都通过支持医院重要医疗设备的生产来应对Covid-19危机。3D Systems、Carbon和雷尼绍已经开始为全世界的医疗工作者设计和制造开源个人防护装备。

3D打印在再生医学中的应用

由于医疗进步，人口寿命延长，因此器官短缺是一个重大的健康危机。自2013年以来，需要器官的患者数量翻了一番，而实际可用的供体器官数量几乎没有变化(HRSA, 2020)。

再生医学涉及许多不同的领域，使用支架、生物材料、细胞或生物材料和细胞的组合来尝试创造用于移植的器官，而不是依赖于目前的供体模型。最近，用软生物材料(如活细胞和仿生合成聚合物)创建多层物体(组织/器官)已成为该领域最具挑战性的技术进步。

尽管将复杂器官(如心脏或肝脏)3D打印并移植到患者体内需要解决许多问题，但自21世纪初以来，膀胱等简单器官已经被移植到患者体内。

3D打印在个性化/精准医疗中的应用

3D打印为制药和工业规模的个性化药物的开发和制备提供了一个全新的机会。将3D打印机引入药房和医院将使医生、护士和药剂师能够根据患者的体型、年龄、生活方式和性别形成剂量和递送系统。这将使药物对病人个性化，也节省金钱和资源。

精简和更高效的研发流程

随着药物在越来越晚的阶段失败，制药行业的研发危机日益严重。生物打印的组织和器官已经被用于帮助提高临床试验的成功率。利用生物打印技术，研究人员可以打印出由人类细胞制成的功能齐全的器官，以便在进行动物或人体体内试验之前测试药物的功效。这不仅减少了对动物的伤害，而且加快了整个研发过程。

可访问性

药品研发和生产成本高昂。在许多西方国家，政府以某种方式补充了费用，但在世界其他地区，特别是贫困国家，这些患者根本没有可行的方法负担得起治疗费用。增材制造有望弥合这一鸿沟。

假肢历来都很昂贵。某些组织一直在设计可以用商用、价格合理的桌面打印机3D打印的假肢。

诊断和医疗培训

3D打印模型提供了对病理变化的进一步了解，以及对患者特定器官解剖的可视化。教育和手术计划领域是医疗行业3D打印的两个最大投资者。

利用增材制造作为术前规划工具已经显示出非常有希望的结果。移植所需器官，特别是肝脏和肾脏的大量涌入，加上尸体的短缺，增加了使用健康捐赠者器官的需求。

人口老龄化和慢性病的增加

与晚年生活相关的慢性病，如癌症、糖尿病、关节炎、心血管疾病、阿尔茨海默病和帕金森病，对卫生保健系统构成挑战。

根据世界卫生组织(世卫组织)的数据，老年人患慢性、衰弱性和难以治疗疾病的比例更高。癌症和心血管疾病多发生在70-75岁，80%的循环系统疾病发生在65岁以上，60岁以后发生痴呆的风险显著增加(WHO, 1998)。

有必要开发副作用更小、生活质量更高的新疗法，从而改善患者预后、减轻初级保健负担并减少住院治疗。此外，人口老龄化导致对骨科植入物和脊柱融合的需求增加。

不再需要动物实验

传统上，大多数新药、疫苗和化妆品在开始人体试验之前都要在动物模型上进行测试，以确保其有效性和安全性。这些动物通常是专门为测试而饲养的，一旦实验结束就会被安乐死。

3D生物打印提供了创造特定器官的功能性、活的3D人体组织的潜力。这些3D组织提供了对现实更精确的模仿，从而为候选药物提供了更多的预测结果，从而减少了后期失败。与器官芯片设备一起，生物打印正在实施，以创建更强大的体外模型。

合作伙伴关系

自2018年以来，在医疗保健领域已经形成了大量的3D打印合作伙伴关系，以推动技术进步和研发。其中包括其他3D打印公司、生物制药行业、研究机构和大学之间的合作。