瘧疾堪稱對發(fā)展中國家影響最大的流行病之一了。據(jù)世界衛(wèi)生組織估計，在拉丁美洲、亞洲和撒哈拉以南的非洲地區(qū)，瘧疾每年導(dǎo)致超過12億美元的醫(yī)療費用和誤工損失，更不用說對旅游業(yè)的影響以及每年導(dǎo)致超過8萬人因此死亡。雖然有一些藥物能夠緩解癥狀，降低被感染的可能性，還沒有特效藥或疫苗。又因為該疾病是通過蚊子叮咬傳播，人們只能相應(yīng)地采取一些預(yù)防措施，比如使用蚊帳或者遠離一些死水等。
瘧疾的感染周期
但是，近日從倫敦大學(xué)學(xué)院(UCL)分拆出來的一家名為MediSieve的公司卻湊巧發(fā)現(xiàn)了一種解決的辦法?？茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)，感染了瘧疾寄生蟲的紅細胞會獲得些微的磁性屬性。具體地說，當(dāng)血紅細胞感染了瘧疾之后，該寄生蟲會破壞血液里的血紅蛋白，結(jié)果產(chǎn)生一種被稱為瘧色素的物質(zhì)，這種物質(zhì)略有磁性。隨著寄生蟲的增生和消耗細胞，瘧色素的含量也不斷增加，因而導(dǎo)致細胞表現(xiàn)出稍許的磁性。
為此，Medisieve公司的創(chuàng)始人George Frodsham博士開發(fā)出了一種3D打印的磁性血液過濾器，該過濾器可以在4個小時之內(nèi)消除90%的受瘧疾感染細胞。其中的原理很簡單，這種過濾器只吸引帶磁性的血細胞，而未感染的血細胞則暢通無阻。由于當(dāng)時Frodsham博士開展這項研究的時候只有他自己一個人，因此如果沒有低成本的RepRap 3D打印技術(shù)的話，他根本就開發(fā)不出這樣一種令人難以置信的醫(yī)療裝置。
MediSieve公司創(chuàng)始人George Frodsham博士
“我第一次使用3D打印主要是因為我還在讀博士，研究經(jīng)費較少，買一臺便宜的RepRap式3D打印機是唯一可行的選擇。我會用它來打印一些早期的原型，這對我的幫助很大，因為意味著我可以以很低的成本、很快地進行設(shè)計和測試。當(dāng)我做出滿意的設(shè)計時，就會用它制造出幾個原型來跑實驗以獲取實現(xiàn)數(shù)據(jù)……”Frodsham解釋說。
據(jù)了解，這種血液過濾的方式有點類似于腎透析，患者的血液是經(jīng)過一個體外裝置進行過濾，受瘧疾感染的細胞被分離出來，健康的細胞則返回體內(nèi)。這樣的方法對于病人的治療效果幾乎是立竿見影，嚴(yán)重的癥狀會立刻減輕，而死亡的可能性被降低至幾乎為零。
Frodsham在UCL獲得了生化工程博士學(xué)位，而正是在UCL，他開發(fā)出了自己的瘧疾磁性過濾裝置。盡管他的公司還處于發(fā)展的初期階段，但是仍然吸引了相當(dāng)數(shù)量的資金支持。比如，他從愛丁堡皇家協(xié)會那里獲得了一筆創(chuàng)業(yè)獎學(xué)金使他的公司運轉(zhuǎn)起來;在他開發(fā)自己第一個過濾器的原型時，皇家工程院的創(chuàng)業(yè)中心也提供了一筆創(chuàng)業(yè)獎學(xué)金;而當(dāng)他的早期原型獲得成功后又獲得了35萬英鎊的資金讓他能夠繼續(xù)開發(fā)臨床樣機和運行安全性試驗。據(jù)Frodsham 稱，3D打印在他的整個開發(fā)過程中一直發(fā)揮著重要作用。
“我最后不僅把RepRap用在自己的項目里，而且用它來支持許多其它研究團隊制作早期原型、定制實驗裝置。有時這些東西要花費數(shù)百甚至數(shù)千英鎊，但是你基本上可以輕而易舉地將其3D打印出來，幾乎沒有成本。它在無論是新的醫(yī)療設(shè)備還是實驗室工具方面的開發(fā)上發(fā)揮了巨大的作用。3D打印機已經(jīng)成為我的實驗室設(shè)備中不可或缺的一部分。我們現(xiàn)在仍在使用3D打印技術(shù)制造臨床樣品，但當(dāng)規(guī)模制造時我們還是會選擇傳統(tǒng)的注塑成型技術(shù)，因為這是一款我們希望能夠幫助到成千上萬人的產(chǎn)品，如此巨大的數(shù)量顯然3D打印技術(shù)就不那么適合了。”Frodsham說。
Frodsham的裝置來得太及時了，目前傳染病研究人員日益擔(dān)心地看到瘧疾的耐藥菌株數(shù)量正在不斷增多。目前有種這樣的耐藥菌株已經(jīng)蔓延到柬埔寨、老撾、泰國、越南和緬甸，如果任它們繼續(xù)蔓延，就可能導(dǎo)致毀滅性的流行病。
Frodsham的研究和他的磁性過濾技術(shù)對于傳染病學(xué)意義可能不僅僅限于對瘧疾的防治。在過去的一個世紀(jì)里，醫(yī)學(xué)界往往側(cè)重于用化學(xué)藥物來對付疾病。但藥物的廣泛使用使得寄生蟲和病毒也日益強大，甚至導(dǎo)致了具有很高耐藥性的“超級病毒”，而且已經(jīng)成為一個越來越嚴(yán)重的問題。而Frodsham 開發(fā)的基于物理和納米技術(shù)的解決方案，對于人們在未來醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展中減少對于藥物治療的依賴具有重要意義。
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