瘧疾堪稱對(duì)發(fā)展中國(guó)家影響最大的流行病之一了。據(jù)世界衛(wèi)生組織估計(jì)，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(guò)12億美元的醫(yī)療費(fèi)用和誤工損失，更不用說(shuō)對(duì)旅游業(yè)的影響以及每年導(dǎo)致超過(guò)8萬(wàn)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?yàn)樵摷膊∈峭ㄟ^(guò)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(yuǎn)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(lái)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(xì)胞會(huì)獲得些微的磁性屬性。具體地說(shuō)，當(dāng)血紅細(xì)胞感染了瘧疾之后，該寄生蟲會(huì)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(xì)胞，瘧色素的含量也不斷增加，因而導(dǎo)致細(xì)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(guò)濾器，該過(guò)濾器可以在4個(gè)小時(shí)之內(nèi)消除90%的受瘧疾感染細(xì)胞。其中的原理很簡(jiǎn)單，這種過(guò)濾器只吸引帶磁性的血細(xì)胞，而未感染的血細(xì)胞則暢通無(wú)阻。由于當(dāng)時(shí)Frodsham博士開展這項(xiàng)研究的時(shí)候只有他自己一個(gè)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?yàn)槲疫€在讀博士，研究經(jīng)費(fèi)較少，買一臺(tái)便宜的RepRap式3D打印機(jī)是唯一可行的選擇。我會(huì)用它來(lái)打印一些早期的原型，這對(duì)我的幫助很大，因?yàn)橐馕吨铱梢砸院艿偷某杀?、很快地進(jìn)行設(shè)計(jì)和測(cè)試。當(dāng)我做出滿意的設(shè)計(jì)時(shí)，就會(huì)用它制造出幾個(gè)原型來(lái)跑實(shí)驗(yàn)以獲取實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)。。”Frodsham解釋說(shuō)。

據(jù)了解，這種血液過(guò)濾的方式有點(diǎn)類似于腎透析，患者的血液是經(jīng)過(guò)一個(gè)體外裝置進(jìn)行過(guò)濾，受瘧疾感染的細(xì)胞被分離出來(lái)，健康的細(xì)胞則返回體內(nèi)。這樣的方法對(duì)于病人的治療效果幾乎是立竿見影，嚴(yán)重的癥狀會(huì)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(guò)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(huì)那里獲得了一筆創(chuàng)業(yè)獎(jiǎng)學(xué)金使他的公司運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)；在他開發(fā)自己第一個(gè)過(guò)濾器的原型時(shí)，皇家工程院的創(chuàng)業(yè)中心也提供了一筆創(chuàng)業(yè)獎(jiǎng)學(xué)金；而當(dāng)他的早期原型獲得成功后又獲得了35萬(wàn)英鎊的資金讓他能夠繼續(xù)開發(fā)臨床樣機(jī)和運(yùn)行安全性試驗(yàn)。據(jù)Frodsham稱，3D打印在他的整個(gè)開發(fā)過(guò)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(xiàng)目里，而且用它來(lái)支持許多其它研究團(tuán)隊(duì)制作早期原型、定制實(shí)驗(yàn)裝置。有時(shí)這些東西要花費(fèi)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(lái)，幾乎沒有成本。它在無(wú)論是新的醫(yī)療設(shè)備還是實(shí)驗(yàn)室工具方面的開發(fā)上發(fā)揮了巨大的作用。3D打印機(jī)已經(jīng)成為我的實(shí)驗(yàn)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(shí)我們還是會(huì)選擇傳統(tǒng)的注塑成型技術(shù)，因?yàn)檫@是一款我們希望能夠幫助到成千上萬(wàn)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(shuō)。

Frodsham的裝置來(lái)得太及時(shí)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(guó)、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。

瘧疾寄生蟲感染的紅血細(xì)胞

Frodsham的研究和他的磁性過(guò)濾技術(shù)對(duì)于傳染病學(xué)意義可能不僅僅限于對(duì)瘧疾的防治。在過(guò)去的一個(gè)世紀(jì)里，醫(yī)學(xué)界往往側(cè)重于用化學(xué)藥物來(lái)對(duì)付疾病。但藥物的廣泛使用使得寄生蟲和病毒也日益強(qiáng)大，甚至導(dǎo)致了具有很高耐藥性的“超級(jí)病毒”，而且已經(jīng)成為一個(gè)越來(lái)越嚴(yán)重的問(wèn)題。而Frodsham開發(fā)的基于物理和納米技術(shù)的解決方案，對(duì)于人們?cè)谖磥?lái)醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展中減少對(duì)于藥物治療的依賴具有重要意義。