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3D打印磁性血液过滤器:疟疾“肆虐”有望终结

2015-10-21 07:16
来源: 环球网

  疟疾堪称对发展中国家影响最大的流行病之一了。据世界卫生组织估计,在拉丁美洲、亚洲和撒哈拉以南的非洲地区,疟疾每年导致超过12亿美元的医疗费用和误工损失,更不用说对旅游业的影响以及每年导致超过8万人因此死亡。虽然有一些药物能够缓解症状,降低被感染的可能性,还没有特效药或疫苗。又因为该疾病是 通过蚊子叮咬传播,人们只能相应地采取一些预防措施,比如使用蚊帐或者远离一些死水等。

  但是,近日从伦敦大学学院(UCL)分拆出来的一家名为MediSieve的公司却凑巧发现了一种解决的办法。科学家们发现,感染了疟疾寄生虫的红细胞会获得些微的磁性属性。具体地说,当血红细胞感染了疟疾之后,该寄生虫会破坏血液里的血红蛋白,结果产生一种被称为疟色素的物质,这种物质略有磁性。随着寄生虫的增生和消耗细胞,疟色素的含量也不断增加,因而导致细胞表现出稍许的磁性。

  为此,Medisieve公司的创始人George Frodsham博士开发出了一种3D打印的磁性血液过滤器,该过滤器可以在4个小时之内消除90%的受疟疾感染细胞。其中的原理很简单,这种过滤器只吸引带磁性的血细胞,而未感染的血细胞则畅通无阻。由于当时Frodsham博士开展这项研究的时候只有他自己一个人,因此如果没有低成本的RepRap 3D打印技术的话,他根本就开发不出这样一种令人难以置信的医疗装置。

  MediSieve公司创始人George Frodsham博士

  “我第一次使用3D打印主要是因为我还在读博士,研究经费较少,买一台便宜的RepRap式3D打印机是唯一可行的选择。我会用它来打印一些早期的原型,这对我的帮助很大,因为意味着我可以以很低的成本、很快地进行设计和测试。当我做出满意的设计时,就会用它制造出几个原型来跑实验以获取实现数据……”Frodsham解释说。

  据了解,这种血液过滤的方式有点类似于肾透析,患者的血液是经过一个体外装置进行过滤,受疟疾感染的细胞被分离出来,健康的细胞则返回体内。这样的方法对于病人的治疗效果几乎是立竿见影,严重的症状会立刻减轻,而死亡的可能性被降低至几乎为零。

  Frodsham在UCL获得了生化工程博士学位,而正是在UCL,他开发出了自己的疟疾磁性过滤装置。尽管他的公司还处于发展的初期阶段,但是仍然吸引了相当数量的资金支持。比如,他从爱丁堡皇家协会那里获得了一笔创业奖学金使他的公司运转起来;在他开发自己第一个过滤器的原型时,皇家工程院的创业中心也提供了一笔创业奖学金;而当他的早期原型获得成功后又获得了35万英镑的资金让他能够继续开发临床样机和运行安全性试验。据Frodsham称,3D打印在他的整个开发过程中一直发挥着重要作用。

  “我最后不仅把RepRap用在自己的项目里,而且用它来支持许多其它研究团队制作早期原型、定制实验装置。有时这些东西要花费数百甚至数千英镑,但是你基本上可以轻而易举地将其3D打印出来,几乎没有成本。它在无论是新的医疗设备还是实验室工具方面的开发上发挥了巨大的作用。3D打印机已经成为我的实验室设备中不可或缺的一部分。我们现在仍在使用3D打印技术制造临床样品,但当规模制造时我们还是会选择传统的注塑成型技术,因为这是一款我们希望能够帮助到成千上万人的产品,如此巨大的数量显然3D打印技术就不那么适合了。”Frodsham说。

  Frodsham的装置来得太及时了,目前传染病研究人员日益担心地看到疟疾的耐药菌株数量正在不断增多。目前有种这样的耐药菌株已经蔓延到柬埔寨、老挝、泰国、越南和缅甸,如果任它们继续蔓延,就可能导致毁灭性的流行病。

  Frodsham的研究和他的磁性过滤技术对于传染病学意义可能不仅仅限于对疟疾的防治。在过去的一个世纪里,医学界往往侧重于用化学药物来对付疾病。但药物的广泛使用使得寄生虫和病毒也日益强大,甚至导致了具有很高耐药性的“超级病毒”,而且已经成为一个越来越严重的问题。而Frodsham开发的基于物理和纳米技术的解决方案,对于人们在未来医疗技术的发展中减少对于药物治疗的依赖具有重要意义。

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