Biotech-生物列印技術將突破複雜器官的複製難題

TAcc+新創分析師 賴岳炫

根據歐洲專利局的專利申請趨勢，健康領域的3D列印技術快速成長，其中應用於製造人體組織與器官的生物列印 (BioPrint) 專利數是主要成長項目。相對成熟的骨科醫材市場2019年已達425.9億美元，被歸類為再生醫學的器官列印市場2019年僅6.51億美元，2024年預估突破24億美元，技術成熟後將大大提高未來人類健康壽命長度。

• 3D器官列印技術持續升級，再生器官移植指日可待 — 器官列印過去大多是逐層累積固化3D結構，經常遇到軟性、液態生物墨水凝固過程中變形的困難。Carnegie Mellon University研究團隊以懸浮水凝膠 ( Freefrom Reversible Embedding of Suspended Hydrogels, FRESH) 作為3D列印的支撐系統，讓生物墨水凝固過程中維持型態。此舉解決過去難以製作的複雜、較大型器官或是因應不同生物墨水材料的困難。下一步，研究團隊將FRESH 3D列印技術應用於骨骼肌肉，包括控制肌肉結構與大量肌肉流失後的肌肉組織再生。

研究主持人Adam Feinberg教授在2020年已利用FRESH 3D技術製造擬真的實體大小心臟，確立列印複雜大型3D組織的能力。目前僅能作為手術訓練之用，但假以時日結合能快速生長的心肌細胞之生物墨水，將能列印真正可以跳動的心臟。

• 骨骼與植入物3D列印技術成熟，加速個人化醫材應用的普及 — Additive Orthopaedics研發3D列印距骨植入物，作為取代缺血性壞死的踝關節骨骼，並以人道考量醫材豁免 (Humanitarian Device Exemption, HDE) 的方式通過FDA審查。透過電腦斷層影像與3D生物列印技術，可製作符合患者踝關節構造的個人化植入物，恢復病患的運動能力，並減輕過去因植入物大小不適產生的疼痛。

全球骨科醫材市場2019年425.9億美元，2025年將成長至518.5億美元，因人口老化帶來之需求，集中於人工膝關節與髖關節約佔43.1%，脊椎骨材與生物骨材分別為23.3%及17.3%。3D骨骼列印技術可製作更符合個人化的植入物，降低手術創傷與副作用，減少後續復健與照護成本。

參考資料：

• “FDA Approves First in the World, First-of-Its-Kind Implant for the Treatment of Rare Bone Disease as a Humanitarian Use Device,” FDA, 2021.
• “Fresh 3D-Printing Platform: Advanced Tissue Fabrication Paves Way for Bioprinting Tissues and Organs,” Scitechdaily, 2021.
• “Interest in 3D printing strongly on the rise,” EPO, 2020.
• “New Tool for Surgeons: 3D Bioprinted Heart,” Scitechdaily, 2020.
• “骨科手術機器人市場現況與發展趨勢,” 金屬中心, 2020.