破(po)解疾病(bing)奧(ao)秘的新質生產力，微納3D打印如何(he)改(gai)變(bian)醫(yi)學(xue)前(qian)沿(yan)

在人(ren)類健康研究(jiu)不(bu)斷邁(mai)向(xiang)精(jing)準(zhun)化(hua)與前(qian)瞻化(hua)的今(jin)天，微納制(zhi)造，特(te)別(bie)是微納3D打印，正在成(cheng)為全(quan)球科(ke)研人(ren)員(yuan)的重(zhong)要(yao)工具(ju)。摩方(fang)技術(shu)在(zai)科(ke)研領域的廣(guang)泛(fan)應(ying)用顯示，從理(li)解(jie)大(da)腦(nao)神(shen)經(jing)網絡(luo)，到構(gou)建仿(fang)生類器官，從藥物遞送到心(xin)血管(guan)介入和術(shu)後(hou)康(kang)復，微納制(zhi)造正深度(du)介入醫(yi)學(xue)研究(jiu)的眾(zhong)多前(qian)沿(yan)領域，幫助科(ke)研人(ren)員(yuan)更快(kuai)地(di)揭示疾病(bing)機理(li)，也為臨(lin)床(chuang)醫(yi)生提(ti)供全(quan)新的治(zhi)療工(gong)具(ju)。與(yu)單純(chun)帶來高(gao)精(jing)度相(xiang)比，它(ta)更像(xiang)是醫(yi)學(xue)前(qian)沿(yan)領域冒尖的新質生產力樣本(ben)，悄(qiao)然(ran)加(jia)速人(ren)類生命健康(kang)的探究(jiu)進(jin)程(cheng)。

跨(kua)越效(xiao)率(lv)與精(jing)度，微納3D打印成(cheng)為探究(jiu)生命的利器(qi)

在(zai)疾病(bing)研究(jiu)的道(dao)路(lu)上(shang)，科(ke)學(xue)家們既需要(yao)能夠(gou)操縱(zong)微小(xiao)器官和(he)細(xi)胞(bao)環(huan)境(jing)的“手(shou)術(shu)刀"、精準復刻(ke)人(ren)體(ti)血管(guan)的復雜器(qi)皿(min)、提(ti)升載藥微球(qiu)制(zhi)備(bei)水(shui)平的微流(liu)控芯片(pian)，也需要(yao)精細(xi)到(dao)能夠鉆進(jin)人(ren)體(ti)血管(guan)的微型(xing)機(ji)器(qi)人(ren)……傳統(tong)制(zhi)造方(fang)式在面對微型(xing)、復雜結構(gou)時(shi)，要(yao)麽成(cheng)本(ben)高(gao)昂，要(yao)麽力(li)不從心(xin)。無論(lun)是微米(mi)級通道(dao)的加(jia)工，還是復雜仿(fang)生結構(gou)的構(gou)建，往(wang)往(wang)都(dou)容(rong)易受(shou)限於切(qie)削、機(ji)加(jia)工等(deng)傳統(tong)手(shou)段的制(zhi)造成(cheng)本(ben)或(huo)制(zhi)造瓶(ping)頸。

而微納3D打印憑借(jie)亞(ya)微米(mi)級的精(jing)度、壹(yi)體(ti)化成(cheng)型(xing)能(neng)力(li)以(yi)及快速叠代(dai)的優勢(shi)，成(cheng)為疾病(bing)研究(jiu)和(he)醫(yi)療創(chuang)新的技術(shu)平臺。它(ta)不(bu)僅(jin)縮(suo)短(duan)了(le)研發周(zhou)期(qi)，還能在數小(xiao)時(shi)內(nei)完(wan)成(cheng)過去(qu)數(shu)周(zhou)甚(shen)至(zhi)數(shu)月的加(jia)工任(ren)務，大(da)幅(fu)提(ti)升科(ke)研效率(lv)。

當前(qian)，微納3D打印在(zai)助力醫(yi)療健(jian)康研究(jiu)領域展現(xian)出(chu)巨(ju)大(da)的潛(qian)力，它(ta)既能精準復制(zhi)神(shen)經(jing)網絡(luo)的拓(tuo)撲(pu)結構(gou)，幫助研究(jiu)神(shen)經(jing)退行(xing)性(xing)疾病(bing)；也能制(zhi)造仿(fang)生血管(guan)網(wang)絡(luo)，支(zhi)持(chi)類器官長(chang)期(qi)培(pei)養，為(wei)癌(ai)癥(zheng)、腎病(bing)、心(xin)臟疾病(bing)等研究(jiu)提(ti)供新平臺。在基於(yu)微流(liu)控和機(ji)器(qi)學(xue)習結合的脂(zhi)質體(ti)藥物遞送系(xi)統(tong)中(zhong)，微納制(zhi)造也已經(jing)在潰(kui)瘍性(xing)結腸炎治(zhi)療(liao)中(zhong)展(zhan)現(xian)出(chu)前(qian)景。

可以(yi)說，微納3D打印讓(rang)科(ke)研人(ren)員(yuan)第壹(yi)次有能(neng)力(li)在“生命的微觀尺(chi)度"上(shang)進行(xing)大(da)膽(dan)實(shi)驗(yan)，為(wei)疾病(bing)研究(jiu)打開了(le)新的窗口。而摩方(fang)精(jing)密作為(wei)全(quan)球微納3D打印的企(qi)業，其(qi)技術(shu)已(yi)服(fu)務全(quan)球40個(ge)國(guo)家(jia)和(he)地(di)區(qu)的800余(yu)家科(ke)研機構(gou)，是觀察(cha)這壹(yi)現(xian)象(xiang)的壹(yi)個典型(xing)窗口。從2018年設(she)備(bei)交(jiao)付以(yi)來，摩方(fang)已(yi)經(jing)助力科(ke)學(xue)家在神(shen)經(jing)科(ke)學(xue)、再生醫(yi)學(xue)、腫瘤研究(jiu)等(deng)領域不斷產出(chu)突(tu)破性(xing)成(cheng)果(guo)，相關研究(jiu)成(cheng)果(guo)多次登(deng)上(shang)Sciences, Nature等全(quan)球頂(ding)刊。

01 為探究(jiu)大(da)腦(nao)、深(shen)入(ru)血管(guan)帶來科(ke)研工具(ju)升級

在神(shen)經(jing)科(ke)學(xue)研究(jiu)中(zhong)，科(ke)學(xue)家們長(chang)期(qi)面(mian)臨(lin)的難(nan)題(ti)是如何(he)在(zai)動物大(da)腦(nao)內(nei)精(jing)準(zhun)植入(ru)多(duo)根(gen)光(guang)纖。傳統(tong)方(fang)法(fa)不(bu)僅(jin)費時(shi)費(fei)力(li)，還增(zeng)加(jia)了(le)動物麻醉風險。冷泉港(gang)實(shi)驗(yan)室(shi)利用(yong)摩方(fang)微納3D打印設(she)備(bei)，制(zhi)備(bei)出(chu)輕量化光學(xue)驅動器，實(shi)現(xian)了(le)多(duo)光(guang)纖的亞(ya)微米(mi)級精準(zhun)定(ding)位(wei)，不(bu)僅(jin)縮(suo)短(duan)了(le)手(shou)術(shu)時(shi)間(jian)，還顯著(zhu)提(ti)高了(le)實(shi)驗(yan)效(xiao)率。這壹(yi)成(cheng)果(guo)讓(rang)神(shen)經(jing)科(ke)學(xue)家能夠更快(kuai)、更安(an)全(quan)地揭示大(da)腦(nao)神(shen)經(jing)活動與疾病(bing)的關(guan)聯機(ji)制(zhi)。

而在再(zai)生醫(yi)學(xue)領域，曼徹(che)斯(si)特大(da)學(xue)與南洋理(li)工(gong)大(da)學(xue)的研究(jiu)者(zhe)則(ze)利用(yong)摩方(fang)設(she)備(bei)制(zhi)造出(chu)帶有微溝(gou)槽結構(gou)的神(shen)經(jing)導(dao)管(guan)。這壹(yi)創新將神(shen)經(jing)導(dao)管(guan)的設(she)計從“單壹(yi)腔道(dao)"升級為“仿(fang)生多(duo)級拓(tuo)撲(pu)"，為細(xi)胞(bao)生長(chang)提(ti)供物理(li)-化(hua)學(xue)協同(tong)引導(dao)環(huan)境(jing)。溝(gou)槽(cao)仿(fang)佛(fo)為(wei)神(shen)經(jing)細(xi)胞(bao)修復搭建的“高(gao)速公(gong)路(lu)"，顯著(zhu)促(cu)進(jin)了(le)雪(xue)旺細(xi)胞(bao)遷移和軸(zhou)突(tu)的有序(xu)延伸(shen)。這意味(wei)著，未(wei)來周(zhou)圍(wei)神(shen)經(jing)損傷(shang)的患者(zhe)有望(wang)通(tong)過這種仿(fang)生導(dao)管(guan)實(shi)現(xian)更高(gao)效(xiao)的修(xiu)復。

02 為疾病(bing)治療(liao)帶來新突(tu)破口

在免疫(yi)相關疾病(bing)中(zhong)，微納制(zhi)造也展示了(le)巨(ju)大(da)潛(qian)力。銀(yin)屑病(bing)是壹(yi)種頑(wan)固的慢(man)性(xing)皮(pi)膚病(bing)，傳統(tong)治(zhi)療難以(yi)精確(que)調控免疫(yi)反(fan)應(ying)。中(zhong)國(guo)醫(yi)學(xue)科(ke)學(xue)院(yuan)的科(ke)研人(ren)員(yuan)借(jie)助摩方(fang)設(she)備(bei)制(zhi)備(bei)的微針(zhen)模具(ju)，將(jiang)DNA納米(mi)結構(gou)與(yu)藥(yao)物遞送系(xi)統(tong)結合，制(zhi)成(cheng)微針(zhen)貼片(pian)，實(shi)現(xian)了(le)在(zai)皮(pi)膚病(bing)竈處(chu)的精(jing)準治(zhi)療(liao)。這種策略不(bu)僅(jin)減(jian)輕了(le)炎(yan)癥(zheng)，也顯著(zhu)改(gai)善(shan)了(le)患者(zhe)的生活質量(liang)。

類似的思路(lu)也應(ying)用在(zai)癌(ai)癥(zheng)研究(jiu)中(zhong)。復旦大(da)學(xue)與南昌(chang)大(da)學(xue)第壹(yi)附屬(shu)醫(yi)院(yuan)科(ke)研團隊(dui)通(tong)過(guo)摩方(fang)制(zhi)造的類器官芯片(pian)，突(tu)破了(le)“類器官長(chang)不(bu)大(da)"的瓶(ping)頸。科(ke)研人(ren)員(yuan)成(cheng)功在(zai)體(ti)外培(pei)養出(chu)厘米(mi)級的腫瘤類器官，並借(jie)此(ci)開展藥(yao)物敏(min)感性(xing)實(shi)驗(yan)。研究(jiu)發(fa)現(xian)，相(xiang)比(bi)傳統(tong)類器官，厘米(mi)級類器官對化(hua)療(liao)藥(yao)物反(fan)應(ying)更靈(ling)敏(min)、更接(jie)近(jin)真(zhen)實(shi)患者(zhe)腫瘤。這意味(wei)著，未(wei)來醫(yi)生可(ke)以(yi)通過(guo)這種平臺預測(ce)患者(zhe)對藥(yao)物的反(fan)應(ying)，推動真(zhen)正的個(ge)體(ti)化治(zhi)療。

武漢(han)大(da)學(xue)團隊(dui)則(ze)將(jiang)視野進壹(yi)步(bu)拓(tuo)展到乳(ru)腺(xian)癌(ai)的耐藥(yao)難(nan)題(ti)。他們利用(yong)摩方(fang)制(zhi)造的模具(ju)經(jing)PDMS翻模後(hou)，開發出(chu)靶(ba)向(xiang)線粒體(ti)的微針(zhen)陣列，精準(zhun)激(ji)活癌(ai)細(xi)胞(bao)的死(si)亡開關，逆(ni)轉了(le)阿(e)黴素(su)耐藥(yao)性(xing)。這壹(yi)創新為化療藥(yao)物失(shi)效的患者(zhe)提(ti)供了(le)全(quan)新的解(jie)決(jue)方向。

03 為(wei)臨(lin)床(chuang)棘手(shou)問題(ti)提(ti)供解(jie)決(jue)方案

科(ke)研成(cheng)果(guo)只有真(zhen)正走向臨(lin)床(chuang)，才(cai)能(neng)改(gai)變(bian)患者(zhe)的命運。在(zai)幫助各(ge)類臨(lin)床(chuang)應(ying)用突(tu)破方面，微納3D打印同(tong)樣成(cheng)功地(di)提(ti)供了(le)多(duo)樣的方(fang)案和手段，以(yi)解決(jue)臨(lin)床(chuang)中(zhong)的現(xian)實(shi)、棘手(shou)問題(ti)。

例如，香(xiang)港(gang)中(zhong)文(wen)大(da)學(xue)與香港(gang)理(li)工(gong)大(da)學(xue)團隊(dui)利用(yong)摩方(fang)模具(ju)制(zhi)造出(chu)亞(ya)毫(hao)米(mi)級磁(ci)控微導(dao)管(guan)，實(shi)現(xian)了(le)在(zai)極細(xi)微血管(guan)中(zhong)的高(gao)效導(dao)航，顯著(zhu)提(ti)升了(le)卒(zu)中(zhong)和(he)心(xin)血管(guan)介入治療的精(jing)準度(du)與(yu)安(an)全(quan)性(xing)。

東(dong)南大(da)學(xue)的研究(jiu)者(zhe)開發出(chu)結合摩方(fang)微針(zhen)陣列的可(ke)穿(chuan)戴貼片(pian)，可以(yi)在心(xin)梗(geng)發作(zuo)50分鐘內檢(jian)測(ce)到(dao)關(guan)鍵標(biao)誌物，為患者(zhe)贏(ying)得(de)黃金搶救時(shi)間(jian)。武漢(han)大(da)學(xue)團隊(dui)設(she)計的氫氣光(guang)熱微針(zhen)系(xi)統(tong)，則(ze)為術(shu)後(hou)疼(teng)痛(tong)管(guan)理(li)和(he)傷(shang)口愈合(he)提(ti)供了(le)更溫(wen)和(he)、個(ge)性(xing)化的解(jie)決(jue)方案。

獲(huo)全(quan)球頂(ding)尖(jian)健(jian)康(kang)研究(jiu)院(yuan)認(ren)可(ke)

近(jin)期(qi)，美國(guo)國(guo)立健康研究(jiu)院(yuan)旗下(xia)專門(men)做心(xin)臟、肺和血液(ye)相關(guan)疾病(bing)的研究(jiu)所(suo)采(cai)購(gou)了(le)摩方(fang)的微米(mi)級精度(du)設(she)備(bei)，雖(sui)我(wo)們尚不(bu)知其(qi)將(jiang)利用(yong)摩方(fang)設(she)備(bei)具(ju)體(ti)應(ying)用於(yu)哪些研究(jiu)方(fang)向(xiang)，但(dan)該研究(jiu)所(suo)以(yi)探索疾病(bing)機制(zhi)和推動臨(lin)床(chuang)轉化(hua)著(zhu)稱(cheng)，相關(guan)研究(jiu)產出(chu)在(zai)全(quan)球具(ju)有的風(feng)向標(biao)意(yi)義(yi)。這壹(yi)選擇本(ben)身，成(cheng)為微納制(zhi)造在(zai)全(quan)球醫(yi)學(xue)科(ke)研和應(ying)用中(zhong)不(bu)可替(ti)代地(di)位(wei)的又(you)壹(yi)例證。

微納制(zhi)造早(zao)就(jiu)不只(zhi)是實(shi)驗(yan)室(shi)裏(li)的前(qian)沿(yan)概(gai)念，而是已(yi)經(jing)走進全(quan)球科(ke)研機構(gou)、醫(yi)療機(ji)構(gou)，促(cu)進(jin)科(ke)研探索和臨(lin)床(chuang)轉化(hua)的日(ri)常工(gong)具(ju)。它(ta)正加(jia)速人(ren)類對疾病(bing)本(ben)質的探究(jiu)，也為精(jing)準醫(yi)療的未(wei)來構(gou)建起(qi)堅(jian)實(shi)的基(ji)石(shi)。在這個進程中(zhong)，摩方(fang)將(jiang)持(chi)續投入，不(bu)斷改(gai)進、叠(die)代技術(shu)，與(yu)全(quan)球科(ke)學(xue)家們壹(yi)道，推動醫(yi)學(xue)研究(jiu)不(bu)斷走向新的深(shen)度與(yu)廣(guang)度(du)。