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生物3D打印技术成为“新风口”

近几年间,3D打印技术在全球范围内一跃成为新焦点,我国在“十三五”规划中也重点提及打造3D打印生态链。据相关数据统计,2020年全球3D打印市场价值将超过200亿美元,而生物医疗3D打印市场将持续保持高比例增长。

不同于我们所熟知的工业及消费级3D打印技术,生物3D打印技术是一种融合材料学、细胞学、工程学以及3D打印等多学科和领域的新型再生医学工程技术。先通过计算机处理CAD数据模型,将三维模型分为多个二维层面,再以细胞或者生物构造块等活性材料为原材料,按照二维层面逐层累加材料,以重建人体组织和器官等生物产品。

随着全球医疗健康产业的发展,生物3D打印技术逐渐受到青睐,在医疗模型、假肢、齿科手术模板、颅骨、颈椎人工椎体及人工关节等方面应用前景可观,实用性、可替代性都极具优势。对此,上海大学快速制造工程中心胡庆夕教授认为:“组织缺损是人类健康面临主要危害之一,生物3D打印是解决组织缺损的重要方法,从而实现自身有功能的活体组织的永久性替代,实现组织缺损的完美形态修复。”

生物3D打印技术突飞猛进

近期,生物3D打印公司Organovo通过临床数据,证明了生物3D打印人肝组织植入物是如何生存和维持功能的。其首席战略官和执行副总裁Eric Michael David解释说,“我们的临床数据表明了血管和组织移植的可能性,并意味着3D打印组织能鼓励血管生长和骨髓融合。”预计,Organovo公司生物3D打印肝脏组织可以在2019年左右通过FDA的审核。

2016年12月11日,中组部首批“千人计划”国家特聘专家康裕建教授代表四川省生物增材制造产业技术研究院、四川蓝光英诺生物科技股份有限公司、四川大学华西医院再生医学研究中心向全球发布了由其团队承担的3D生物打印促进人工血管内皮化的研发项目取得的重大突破:全球首创依托干细胞生物墨汁技术构建的3D生物打印血管成功植入恒河猴体内,实现血管再生。康裕建教授认为,这项干细胞应用技术的突破标志着在世界范围内3D生物打印技术在临床应用的开启,同时将引领干细胞制造组织、修复器官的再生医学新时代。

此外,哈佛大学的Jennifer Lewis实验室的科学家迈出了创建人工肾脏的第一步。通过3D打印机,Jennifer Lewis和她的同事创建出了肾小管,能够为血液流动提供血管网络,一定程度上可以代替生物捐献肾脏。要完成3D打印肾小管,首先要在室温下用一种含有人类干细胞的凝胶支撑3D组织网格。随后再使用另一种可在冷却时变成液体的凝胶流出网格,以留下可生长的血管。将材料封闭在细胞外基质中,将生长因子加入到中空通道中,以促使干细胞分化成特定的细胞类型。这种3D打印的肾小管可以存活超过两个月。

生物3D打印成为“新风口”

再过去的几年中,生物3D打印领域已经取得了诸多重大突破,如3D打印人类皮肤、骨骼、甚至是功能齐全的甲状腺,这些都为实现更为复杂或独特结构的器官打印铺平了道路。随着技术的发展,科学家正在逐步攻克器官打印难题,未来生物3D打印可替代功能器官或许并不是梦。

除了提供一种创造可行的人体器官的方法外,生物3D打印还是进行先进药物测试程序的关键。生物学家现在可以3D打印人类干细胞组织来有效的测试某些药物对人体器官的影响,如科学家3D打印出功能类似于人类肝脏的一部分组织之后,将某些药物注射到这些组织中并观察其的反应。这种测试药物的方法比在动物身上进行实验更有效果,同时,还不会受到伦理的谴责。

因此,美国食品和药物管理局(FDA)与各大公司展开合作,为更好地将3D打印技术应用到医药与医疗领域,比如推出3D打印药丸、3D打印植入物、3D打印器官和组织等。据相关数据显示,目前北美在全球生物3D打印市场中占据最大份额,2015年估值接近1亿美元。在2016年至2022年期间,全球市场预计将以35.9%的年复合增长率进行增长。

生物3D打印无疑已经成为“新风口”。在2017年3月7日于上海举办“OFweek 2017中国3D打印技术产业大会”上,胡庆夕教授将具体介绍生物3D打印的研究意义和研究现状,并对国内外最新进展情况进行详细解读,探讨生物3D打印技术的产业机遇!更多详细内容:http://www.ofweek.com/seminar/2017/3Dprint/

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