3D打印眼角膜問(wèn)世！這項(xiàng)技術(shù)能給世界帶來(lái)什么？

2015年著名歌手姚貝娜去世后捐獻(xiàn)了她的眼角膜，隨后的一年這對(duì)眼角膜先后幫助深圳、成都、武漢的三位眼疾患者重見(jiàn)光明。眼角膜作為人眼的最外層結(jié)構(gòu)，在視覺(jué)的聚焦上有著至關(guān)重要的作用，類似于照相機(jī)的鏡頭。全球范圍內(nèi)，有上千萬(wàn)人因?yàn)榻悄は嚓P(guān)的疾病而出現(xiàn)視力衰弱，甚至失明。角膜移植是治療相關(guān)疾病最有效的方法，不過(guò)全世界都面臨著角膜短缺的問(wèn)題。

圖片來(lái)源：新三板智庫(kù)

不過(guò)，近日英國(guó)科學(xué)家一項(xiàng)足以轟動(dòng)全球眼科界的技術(shù)，或?qū)⒆屔锨�萬(wàn)被角膜疾病困擾的患者重獲光明。

首個(gè)3D打印人工角膜問(wèn)世，尚無(wú)法用于移植

據(jù)英國(guó)《快報(bào)》等媒體報(bào)道，英國(guó)紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)的研究人員通過(guò)干細(xì)胞中提取研發(fā)的“生物墨水”，用3D打印技術(shù)打印出了世界上首個(gè)人工角膜。紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)官方新聞稿中稱，這意味著這項(xiàng)全新的技術(shù)在未來(lái)可以確保無(wú)限量的角膜供應(yīng)。研究人員稱，這種3D打印角膜目前尚無(wú)法用于移植，但未來(lái)有望解決全世界角膜捐贈(zèng)短缺的難題。

紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)官網(wǎng)截圖

目前全球有1000萬(wàn)人需要通過(guò)手術(shù)來(lái)預(yù)防諸如沙眼這樣的傳染病導(dǎo)致的角膜失明，但全球范圍內(nèi)供患者移植的角膜嚴(yán)重短缺。除了這1000萬(wàn)人外，還有500萬(wàn)人因燒傷、劃傷、擦傷或疾病引起的角膜瘢痕而完全失明。

在英國(guó)當(dāng)?shù)貢r(shí)間5月30日發(fā)表在《實(shí)驗(yàn)眼科研究》(Experimental Eye research)上的研究報(bào)告中，紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)的研究人員們描述了一種角膜干細(xì)胞與海藻酸鹽和膠原蛋白混合在一起，從而創(chuàng)造出一種可打印的解決方案，即“生物墨水”。

使用簡(jiǎn)單，且成本很低的3D生物打印機(jī)，“生物墨水”成功地被擠壓成同心圓，從而形成人類角膜的形狀。更令人驚訝的是，整個(gè)角膜的打印過(guò)程甚至不到10分鐘。

這項(xiàng)研究的負(fù)責(zé)人、紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)細(xì)胞工程學(xué)教授切·康農(nóng)表示：“為了讓3D打印的角膜成為可能，世界各地的許多研究小組多年來(lái)一直在尋找理想的‘生物墨水’。我們獨(dú)特的凝膠——海藻酸鹽和膠原蛋白的混合物——既能讓干細(xì)胞存活，同時(shí)又能產(chǎn)生一種材料，這種材料足夠堅(jiān)硬，可以保持形狀，但又足夠柔軟，可以從3D打印機(jī)的噴嘴中擠出。”

切·康農(nóng)教授（右，圖片來(lái)源：紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)官網(wǎng)）

“這是建立在我們之前的工作基礎(chǔ)上的——我們?cè)谡�常的室溫下用類似的水凝膠讓細(xì)胞存活數(shù)周。現(xiàn)在我們已經(jīng)準(zhǔn)備好實(shí)用含有干細(xì)胞的‘生物墨水’，這允許用戶直接打印細(xì)胞，而不用擔(dān)心細(xì)胞的單獨(dú)生長(zhǎng)�！� 切·康農(nóng)教授表示。

紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)的官方新聞稿中稱，包括來(lái)自紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)遺傳醫(yī)學(xué)研究所的第一作者阿比蓋爾·薩克森在內(nèi)的科學(xué)家們也證明，他們還可以制造為不同患者量身定做的角膜。這是因?yàn)檠芯繄F(tuán)隊(duì)打印出來(lái)的細(xì)胞的尺寸最初是從真正的角膜中提取出來(lái)的——通過(guò)掃描患者的眼睛，他們可以利用這些數(shù)據(jù)快速打印出與患者眼睛大小和形狀匹配的角膜。

“我們的3D打印角膜還需要進(jìn)行進(jìn)一步的測(cè)試，而且我們還需要幾年的時(shí)間才能用這些打印的角膜來(lái)進(jìn)行移植。” 切·康農(nóng)教授補(bǔ)充道�！叭欢�，我們已經(jīng)證明，通過(guò)掃描患者的眼睛來(lái)打印角膜是切實(shí)可行的，而且這種方法可能可以解決全球范圍內(nèi)的角膜短缺問(wèn)題�！�

角膜嚴(yán)重短缺，全球1500萬(wàn)患者等待治療

英國(guó)快報(bào)在報(bào)道中稱，全球有1500萬(wàn)患者必須需要通過(guò)手術(shù)來(lái)預(yù)防角膜的失明，但供移植的角膜量卻存在嚴(yán)重的短缺。英國(guó)皇家國(guó)家盲人研究所（RNIBP）預(yù)計(jì)，僅在英國(guó)就有超過(guò)200萬(wàn)患者，即每30個(gè)人中就有一人存在不同程度的視力缺陷。

英國(guó)科學(xué)家用“生物墨水”打印出了低成本的人工角膜（圖片來(lái)源：紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)官網(wǎng)）

角膜的病癥也是炎癥、感染或其他眼疾引起的最常見(jiàn)的疾病之一。RNIBP表示示：“角膜的表面非常敏感，其含有許多神經(jīng)末梢，甚至可以探測(cè)到極小的灰塵或絨毛。”

2016年2月發(fā)表在美國(guó)國(guó)家生物技術(shù)信息中心（NCBI）上的一份學(xué)術(shù)研究報(bào)告指出，2012年，研究人員在166個(gè)國(guó)家發(fā)現(xiàn)了184576例角膜移植手術(shù)，這些被移植的角膜是從儲(chǔ)存在742個(gè)眼庫(kù)中的283530個(gè)角膜中采購(gòu)的。

該報(bào)告還指出，美國(guó)和斯里蘭卡出口的可供移植角膜最多。新三板智庫(kù)的研報(bào)指出：

美國(guó)以完善立法與細(xì)致入微的管理不僅保證本國(guó)角膜移植供應(yīng)，還將剩余角膜遠(yuǎn)輸國(guó)外。美國(guó)的眼庫(kù)之所以有余力向國(guó)外輸出角膜，是因?yàn)榉�律�?guī)定交通意外死亡或在公立醫(yī)院死亡的人，沒(méi)有家屬明確反對(duì)情況下其角膜一律捐獻(xiàn)，法律使角膜捐獻(xiàn)成為習(xí)慣。此外，斯里蘭卡盡管是發(fā)展中國(guó)家，卻約有二十分之一的人口簽下角膜移植同意書，人均捐贈(zèng)角膜數(shù)量領(lǐng)先全球。

NCBI的這份報(bào)告總結(jié)稱，全球每70個(gè)角膜患者中，僅僅只有一人可以得到角膜移植，這足以說(shuō)明全球可供移植角膜數(shù)量的嚴(yán)重短缺。所以學(xué)者提倡鼓勵(lì)角膜捐獻(xiàn)必須在所有國(guó)家繼續(xù)進(jìn)行，但發(fā)展角膜替代品或補(bǔ)充品的方案也必不可少。

以上種種數(shù)據(jù)表明，如果3D打印的角膜在未來(lái)數(shù)年時(shí)間內(nèi)投入實(shí)際應(yīng)用，并為全球提供不限量的可移植角膜，對(duì)全球1500萬(wàn)渴望重見(jiàn)光明的患者來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是天大的福音。

我國(guó)角膜盲存量患者超過(guò)400 萬(wàn)，市場(chǎng)空間或超百億

梳理發(fā)現(xiàn)，角膜病變主要分為四個(gè)發(fā)展階段。

第一階段：角膜病的早期，輕微感染，若能及時(shí)準(zhǔn)確的用藥治療，可以治愈；

第二階段：角膜潰瘍期，主要通過(guò)用藥維持，尚無(wú)修復(fù)材料應(yīng)用；

第三階段：角膜感染及時(shí)控制未擊穿角膜，但造成角膜結(jié)構(gòu)不可逆的破壞，視力下降或喪失，可以通過(guò)板層角膜移植重見(jiàn)光明；

第四階段：感染擊穿角膜，影響整個(gè)眼球，需要進(jìn)行同種異體角膜全層移植手術(shù)。第三、第四階段屬于嚴(yán)重角膜疾病，也稱角膜盲。

新三板智庫(kù)研究院郝方然在去年年底的一份行業(yè)研究報(bào)告中指出：

“（我國(guó)）角膜盲目前存量患者超過(guò)400 萬(wàn)，每年新增病人10萬(wàn)。其中處于第三階段的病人約為207萬(wàn)人；第四階段病約為 203 萬(wàn)人。理論上而言，通過(guò)同種異體角膜全層移植手術(shù)，可有效解決角膜盲的問(wèn)題，但是由于目前國(guó)內(nèi)每年角膜捐獻(xiàn)僅約為5000例，供給非常有限，完全無(wú)法滿足目前角膜移植的需求，市場(chǎng)缺口很大。”

從市場(chǎng)空間來(lái)看，第三階段角膜病患者每年新增 7萬(wàn)人左右，存量患者約為200萬(wàn)人左右，考慮到存量患者市場(chǎng)教育和普及效率相對(duì)比較低，較難預(yù)估滲透率，假如只測(cè)算新增患者數(shù)量7萬(wàn)人，角膜修復(fù)材料的價(jià)格為1.5萬(wàn)元，則剛需市場(chǎng)空間至少為10億元，再疊加部分存量患者人群的滲透，整體剛需市場(chǎng)空間約為幾十億元，甚至超過(guò)百億元。

值得注意的是，3D打印技術(shù)最初是應(yīng)用于模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域，后逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造。在去年8月，世界首臺(tái)3D人體打印機(jī)問(wèn)世，它模擬身體組織和器官，使用生物墨水，讓3D打印的器官與人體更加融合，可以打印鼻子、嘴巴等各類可移植器官。

3D打印曾是最火爆的風(fēng)口，資本大量涌入，不過(guò)最近兩年熱度漸漸消散。究其原因是在3D打印在被熱捧后并沒(méi)有找到適合的應(yīng)用場(chǎng)景，此次3D打印在角膜上的重大突破給行業(yè)帶來(lái)了積極的信號(hào)。

來(lái)源：和訊名家每經(jīng)記者：蔡鼎