【3D打印高端演讲】四川大学华西医院生物治疗苟马玲：3D打印与药物研发

【3D打印高端演讲】四川大学华西医院生物治疗苟马玲：3D打印与药物研发

【导读】 在6月下旬，世界3d打印大会在青岛举行。南极熊3D打印网也到了现场进行了大量的报道，详情请看南极熊报道 http://www.dddyin.com/forum-103-1.html 。南极熊作为一个3d打印的专业媒体平台，一直致力于推动中国3D打印行业的发展。希望下面的一些内容对大家有所启发。


张人佶：下面我们请苟马玲教授报告，他是四川大学华西医院生物医疗国家重点实验室副研究员。   

    苟马玲：大家上午好，我是来自四川大学华西医院生物治疗国家重点实验室的苟马玲，今天我给大家汇报的题目是3D打印与药物研发。因为时间关系，我就汇报快一点。

    新药研发是战略性新兴产业，在今年全球市场有望突破1万亿美元。从这个排行榜可以看到一个药在一年就可以卖到接近100亿美金，所以大家投新药研发这个领域是一个高投入高回报的领域。目前在我们这个单位建成了从新发现到药物研发到中试生产等一系列关键技术平台，形成了药物研发的技术链。3D打印是当前国际上的热点，各个政府包括领导人都很重视，我国政府也将3D打印技术列为了下一步重点突破的领域。3D打印技术在生物医学领域有独特的应用，从一定程度上讲，3D打印现在受到世界各国领导人的关注、重视，也跟3D打印技术在生物医学取得重大进展有关系。

    从应用角度上讲，3D打印技术大致可以分为五个方面。一个是3D打印模型，我们华西医院也将3D打印用于构建疾病模型，这些模型可用于医学教学、病例讨论等。第二方面是3D打印的医疗器材，比如说假肢。第三方面，3D打印用于组织功能产品，比如说下颌骨、器官支架、颅骨，这些都已经进入临床，其中部分是可降解，部分也是不可降解，因为它主要的功能就是发挥一个支架的作用。第四方面主要是3D打印活体组织和器官。

    下面我就重点给大家汇报一下3D打印助推新药研发。新药研发涉及多个环节，我们认为3D打印在新药研发的各个环节都有重要的应用，从八个方面介绍。

    第一，药物发现方面，干细胞是当前研究的热点，但是干细胞的微环境是影响干细胞功能的重要因素，目前什么样的微环境可以引起什么样的干细胞分化，我们都不清楚，我们可以用3D打印构建特殊的干细胞微环境，发现新的药物治疗靶标。

    第二个，可以和计算机辅助药物设计相结合，可以通过分子对接的方式研究药物和靶点相互作用，可以更加直观的了解药物和蛋白质分子的作用、结构、空间，进一步探讨它的机理，有助于发现新的药物。

    第三，3D打印技术和药物筛选。我们需要模拟3D打印体内环境，研究体内的机理，筛选新鲜的药物。同时，可以做3D的分析装置，进行高技术集成，形成一个高通量的药物筛选平台。

    第四，药物的制备方面。比如说最近美国研究发现，他们将3D打印的头上安了一个微反应器，这样可以实时打印出药物，可用于程序化药物治疗。还有，现在纳米药物很热，大家知道纳米药物的质量控制是个问题，每次之间差异很大，利用3D打印技术我们可以解决批次与批次之间差异的问题。

    第五，药物导入。大分子药物进入细胞是一个难题，目前需要采用一些导入系统，比如说纳米材料，比如说脂质体，这些对细胞或多或少有一些伤害。

    第六方面，我们可以利用3D打印做成多层包衣，实现精确控制释放。

    第七方面，给药。小时候知道打针是很疼的事情，现在可以利用3D打印做成微型针，它是一种非常细的针，穿过皮肤的时候我们没有痛觉，这样解决了小孩对抗治疗的问题。同时我们可以做透皮给药，有助于研发新的透皮疫苗。

    第八，药物评价。比如说做微型肝脏评估肝脏对药物的代谢，我们做3D打印的角膜，评估药物对角膜的刺激性。比如说我们打印一个血管，让里面的血液流动起来，模拟在血液状态下细胞对药物的摄取。因为目前的研究都是在培养板里面，是静态的条件下评估细胞对药物的摄取。

    我们华西医院在医学院建立了生物3D打印技术平台。进一步我们也正在和美国加州大学、清华大学等开展合作研究。最近我们在将纳米技术与生物3D打印方面取得了一系列进展。我们知道纳米技术有两个重要的功能，一个是结合生物核心物质，一个是释放生物核心物质，我们可以利用这两个功能开发新型的器械、药物、装置。比如我们将纳米技术和3D打印结合，制备复合梯度材料，通常使用的细胞培养机制是水溶性的，我们可以利用纳米材料首先包裹生长因子，然后再放到3D打印中，这样为我们构建新型的生物复合梯度材料提供了新技术。

    第二方面，跟细胞培养载体相结合，我们将纳米的磁性颗粒放到微载体中。第三方面，3D打印角膜方面，角膜是比较简单的组织，3D打印技术可以很好的应用在其中。但是目前的材料很难去跟真正的角膜医学性能匹配，所以我们用了一个纳米纤维增强水凝胶材料更好的去满足角膜的机械性能。第四个应用，这是我们最近的研究，我们利用3D打印技术和纳米技术结合研发了一种类肝的装置用于解毒。我们的设想就是利用3D打印技术制造一个类肝结构，进一步用纳米材料代替肝脏细胞清除毒素。穿孔毒素是一种最常见的多肽毒素之一，它的作用位点是细胞膜，所以我们可以发展一种基于作用位点的解毒策略。目前研究也表明，细胞膜是可以结合和中和穿孔毒素的，我们设计一种可以模拟细胞膜的新型纳米材料，这种纳米材料可以结合毒素，并且这个材料还有一个特点，一遇到毒素就会发出银光，可以探测毒素。并且结合了毒素以后，毒素的毒力就下降。进一步我们利用3D打印技术将这种材料装配到3D打印的水凝胶中，使这个纳米材料可以取回。我们打印了不同的形状，发现了它的表面积对它的毒素扩散到水凝胶内部与纳米材料结合的效率是有影响的。

    最后我们模拟的肝脏的结构，做出了一个3D打印的肝脏，里面含有纳米，纳米代替肝脏细胞的功能。这个研究为新型仿真材料和毒素清除装置提供了新思路，该研究受到了国际上的重视，目前有60多家媒体对该研究进展进行了报道。四川大学目前正在建立一个生物治疗转换医学重大设施，目前我们正在围绕着生物医学应用及产品开发，以应用为导向，发展一系列的3D打印技术及产品开发。

    最后我想说的是，希望大家重视生物3D打印技术，生物3D打印技术为个性化医疗提供了新的手段，但生物3D打印技术本身也是个性化的，所以我们一定要注重在发展3D打印技术的时候，注重医学应用的导向。