徐弢：面向臨床應(yīng)用的生物增材制造技術(shù)創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)化初步實(shí)踐

在2024增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇暨增材制造產(chǎn)業(yè)年會(huì)主論壇上，深圳清華大學(xué)研究院中心主任、清華大學(xué)教授 徐 弢 ，做了題為“面向臨床應(yīng)用的生物增材制造技術(shù)創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)化初步實(shí)踐”的報(bào)告。


我是做生物3D打印，生物增材制造這個(gè)領(lǐng)域的，給大家講一下我們的工作，我首先以這張片子開頭，這個(gè)是我們清華大學(xué)生物制造團(tuán)隊(duì)經(jīng)常用的，這里給我們的信息就是說醫(yī)學(xué)應(yīng)用的3D打印是一個(gè)真正跨學(xué)科，交叉的創(chuàng)新領(lǐng)域，您得到的信息從手術(shù)的模具、植入物、迭代一步步的迭代，迭代到現(xiàn)在的細(xì)胞活體打印。

那么我把這個(gè)PPT加了一個(gè)維度就是因?yàn)槲易隽艘恍┊a(chǎn)業(yè)嘗試，落地的點(diǎn)一到二類的醫(yī)療器械，植入物三類醫(yī)療器械，以及包括未來要發(fā)展成為活體打印的就可能或者是醫(yī)療器械或者創(chuàng)新的藥物，所以它是一個(gè)不光是跨技術(shù)、跨學(xué)科，有可能是產(chǎn)業(yè)模態(tài)的跨越，不單是醫(yī)療器械的發(fā)展。

那么這幾年在醫(yī)療3D打印特別是工信口、藥監(jiān)口支持下，這些重大行業(yè)政策的支持下，給了我們非常大的支持。比如說醫(yī)療器械法規(guī)的發(fā)布在2019年，從發(fā)布到現(xiàn)在讓我們做成醫(yī)療可以產(chǎn)業(yè)化落地的醫(yī)療器械通過3D打印先進(jìn)制造出來的，到11月份全中國是199個(gè)，二類三類的是167個(gè)。我這個(gè)數(shù)據(jù)是因?yàn)槲冶救艘彩菄�家醫(yī)用增材制造標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)的專家組成員，我們兩周之前剛在北京開會(huì)，這個(gè)數(shù)字來自那里，相對非常準(zhǔn)確的。

增材制造標(biāo)準(zhǔn)口委員會(huì)已經(jīng)換屆兩屆了，兩屆我擔(dān)任專家委。那么已經(jīng)發(fā)布了6項(xiàng)的標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，兩項(xiàng)在研，同時(shí)國家的很多的創(chuàng)新體系，重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等等大家比較熟悉，我不展開說了。

現(xiàn)在給大家匯報(bào)是我們團(tuán)隊(duì)比較聚焦的，就是活體打印的技術(shù)，那么我們做這個(gè)技術(shù)做了比較長的時(shí)間了，這個(gè)技術(shù)簡單給大家通過這個(gè)可以看到，活的細(xì)胞可以成為我們打印的墨水，我們叫作生物墨水進(jìn)行打印，組建人的組織器官為目標(biāo)的。

這個(gè)基礎(chǔ)上我非常榮幸擁有了和我的導(dǎo)師一起擁有了全世界首個(gè)的細(xì)胞打印專利，也收錄在維基百科里面，我很榮幸作為第一作者發(fā)表了世界上這個(gè)領(lǐng)域的第一篇論文。

那么我們在過去了23年當(dāng)中，做了大量的活體打印的嘗試，創(chuàng)傷的修復(fù)、皮膚的打印、可跳動(dòng)心臟打印等等，時(shí)間關(guān)系不展開講了。

我們受到非常重要多個(gè)媒體關(guān)注和報(bào)道。因?yàn)闀r(shí)間關(guān)系也是快快的和大家說一下。

回到今天重要的主題，我特別是回到國內(nèi)，回到清華大學(xué)我思考的第一個(gè)問題是面向臨床應(yīng)用，我們這樣的新技術(shù)有些什么可能性？今天給大家做三個(gè)匯報(bào)，第一個(gè)是腫瘤上的，針對重大癌癥變相個(gè)性化藥物的篩選，第二再生上面我們把具有挑戰(zhàn)的脊髓神經(jīng)這樣世界性難題做了一個(gè)嘗試，第三個(gè)就是模式在手術(shù)方式上面我們世界上首次提出體內(nèi)打印與制造。

我在講腫瘤的話題之前，我和大家匯報(bào)，整個(gè)的領(lǐng)域里面在發(fā)展，活體領(lǐng)域叫作類器官技術(shù)的蓬勃發(fā)展，類器官技術(shù)已經(jīng)把人類升級從簡單細(xì)胞堆積產(chǎn)生了具有功能性的一些結(jié)構(gòu)體，比如說人類已經(jīng)可以用乳腺的類器官產(chǎn)生的乳液，淚腺類器官能不能產(chǎn)生淚液，以及我們腸道的類器官可以對化合物產(chǎn)生刺激作用。

我們而且類器官在美國FDA允許它作為替代動(dòng)物模型，兩年前美國已經(jīng)有這樣的準(zhǔn)入來做替代動(dòng)物模型，所以之后的臨床試驗(yàn)有可能不需要一部分不需要?jiǎng)游飳?shí)驗(yàn)，直接通過類器官來監(jiān)測。

這個(gè)技術(shù)在蓬勃發(fā)展，但是非常需要3D打印，現(xiàn)在在產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化前夕，需要工程化的技術(shù)，會(huì)對一些做不了，因?yàn)槲覀兣R床上標(biāo)本非常有限，非常少，高效的制造，就像我們看到右邊的圖是我們現(xiàn)有用手工方法，肺癌的類器官有大有小很不均一，我們通過工程化打印的方式就做的非常好。

還有一些其他的，簡單的說一下。

我們就通過3D打印實(shí)現(xiàn)類器官的制作，這里是我們的一個(gè)簡單的示意圖。您看到的就是我們可以把這些細(xì)胞干細(xì)胞主細(xì)胞打印組裝之后，形成一個(gè)一個(gè)小的微小的球體，微小的球體就是可能我們需要應(yīng)用的類器官，這個(gè)是我們多個(gè)項(xiàng)目的支持。

您看到這個(gè)就是一個(gè)類器官的展示物。

那么具體怎么用？給大家講幾個(gè)案例，這個(gè)是我們真實(shí)的案例，在膠質(zhì)瘤，大家知道為什么我們要用，因?yàn)槊總�(gè)個(gè)體，對藥物是不一樣的，叫作異質(zhì)性，您的藥可能和我不完全一致，即使同一個(gè)病人在不同的階段對腫瘤的藥物的耐藥性也是不一樣的，具體回到我們的案例就是膠質(zhì)瘤，膠直瘤是切不干凈的一種，所以我們要進(jìn)行化療，化療的話我們把它的膠直瘤細(xì)胞拿到之后進(jìn)行復(fù)制，大量的復(fù)制，在體外復(fù)制很多的膠直瘤然后再做測試，看看哪種藥對這個(gè)病人屬于有效的，具體在案例里面，這個(gè)是其中一個(gè)病人，其中一個(gè)病人的話這個(gè)叫作替嗼咗胺這種藥，是一線臨床上指南上要求必須用這個(gè)藥，醫(yī)生說必須用這個(gè)藥，如果不用的話出現(xiàn)問題會(huì)有醫(yī)患關(guān)系。

我們做了測試之后發(fā)現(xiàn)這個(gè)藥其實(shí)沒有用的，您看到這個(gè)濃度增加10倍、100倍細(xì)胞幾乎殺不死，我們篩選最后兩種藥，所以這個(gè)但是醫(yī)生還是用了這個(gè)藥，果不其然他耽誤了一兩個(gè)月時(shí)間，同時(shí)經(jīng)歷了化療，實(shí)際上可以不用這個(gè)藥。但是因?yàn)槭侵改系囊�求，所以這樣的新技術(shù)，真的強(qiáng)力挑戰(zhàn)現(xiàn)有的規(guī)則。

我們很高興看到兩周前，現(xiàn)在中國抗癌協(xié)會(huì)，行業(yè)把這個(gè)類器官納入了標(biāo)準(zhǔn)，我們看到可喜的進(jìn)步，還是要等到全國的推廣，是另外下一步了。

第二個(gè)臨床應(yīng)用我們知道重大的中晚期的患者，因?yàn)橐呀?jīng)經(jīng)過多次篩藥幾乎沒有什么選擇，專家和我們說，可以不可以做一百種上市藥或者再做一百種正在研發(fā)的藥，我面臨兩百種藥篩選到最佳，常規(guī)十幾種藥已經(jīng)試過了，沒有其他的選擇，我們找到他進(jìn)行了3D打印，講一下概念數(shù)據(jù)太多了。

大量一個(gè)病人如果做成類器官，這個(gè)要做十幾個(gè)萬個(gè)，肉眼看不了的，需要人工智能的辦法識別，我們找到這樣的藥。

最后一個(gè)案例，免疫藥越來越多，Cart藥，但是動(dòng)輒幾十萬、上百萬的，這個(gè)醫(yī)生找到我們徐老師測試一下這個(gè)藥到底有沒有效再給病人使用，這些都在開發(fā)。時(shí)間關(guān)系不講細(xì)節(jié)。

所以現(xiàn)在的結(jié)論是可以臨床給到我們標(biāo)本，三周之后給他一個(gè)報(bào)告，告訴哪種藥相對效的，現(xiàn)在完全建立出這樣的模式了。

這個(gè)是第一個(gè)話題，第二個(gè)就是再生重大損傷的，我們以脊髓損傷為例，把干細(xì)胞按照仿生原理做出神經(jīng)纖維素，最右邊上圖就是人類應(yīng)該是這樣的，我這里還有5分鐘，然后我們進(jìn)行打印可以實(shí)現(xiàn)，我們這個(gè)把脊髓打斷，植入我們打印的物質(zhì)，看左邊就是沒有治療腿是萎縮的，我們可以比較好的恢復(fù)。

然后我們又進(jìn)入了更多的整合更高級的療法，我們可以看到左邊是結(jié)合了我們整合的這樣一個(gè)治療，您看非常舒展，然后我們再看到這樣一個(gè)，看到空白組沒有治療的，爬不過完整的一圈，只是干細(xì)胞治療就是兩圈，我們通過聯(lián)用打印治療可以N多圈。

最后我們的創(chuàng)新模式，給醫(yī)生更多手術(shù)方式，提出體內(nèi)打印，手術(shù)提出胃腸病里面切除掉之后，胃癌之后要進(jìn)行修復(fù)，可以把打印機(jī)通過胃鏡技術(shù)進(jìn)入胃腸里面進(jìn)行現(xiàn)場修復(fù)，帶進(jìn)去打印機(jī)，修復(fù)這個(gè)胃壁的材料、細(xì)胞等等進(jìn)行這樣的一個(gè)設(shè)計(jì)。

這個(gè)是我們做的，這個(gè)是模型按照1比1的模型做的，可以打印田字形等等都可以非常輕松的實(shí)現(xiàn)。

我們在因?yàn)槲敢豪锩鎸?shí)現(xiàn)體液的打印，液體下打印，大家打印現(xiàn)在都是在空曠狀態(tài)的，實(shí)現(xiàn)容易，如果在液體實(shí)現(xiàn)打印很大的難度，我們把這個(gè)技術(shù)也克服了，這個(gè)也是首次在液體下進(jìn)行全程的打印。

我們這個(gè)進(jìn)行了修復(fù)比如說臨床難題，我們展示可以把胎膜補(bǔ)好，非常長的時(shí)間21天沒有滲漏，我們通過機(jī)器人的體內(nèi)修復(fù)打一個(gè)小洞，在對角線在里面進(jìn)行修復(fù)等等。這個(gè)修復(fù)的強(qiáng)度也是非�？捎^的，未來有可能是這樣的修復(fù)模式了。

我們的創(chuàng)新性得到了很多美國的關(guān)注，包括美國的媒體。

回來之后很多獎(jiǎng)勵(lì)不講了，獲得了軍隊(duì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)以及國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)這樣的。

最后我講講轉(zhuǎn)化，因?yàn)榻裉焓钱a(chǎn)業(yè)，轉(zhuǎn)化我個(gè)人帶著團(tuán)隊(duì)做了三種嘗試，第一個(gè)很多大學(xué)老師常用的授權(quán)轉(zhuǎn)讓，我剛才提到第一個(gè)專利就給了美國一個(gè)公司納斯達(dá)克上市的公司，他們大家可能聽說過打印肉，就是這家公司的，他們股價(jià)最高達(dá)到221美金，一千五百多人民幣，我們是每年給我支票這樣的模式，所以我可以非常好的快速的實(shí)現(xiàn)這個(gè)技術(shù)的轉(zhuǎn)化。

第二個(gè)模式聯(lián)合創(chuàng)立了麥普醫(yī)學(xué)，是規(guī)模上的3D打印的一個(gè)重要的企業(yè)，我創(chuàng)建的，然后我們已經(jīng)信號了針對顱腦封閉，是在中國這樣的高端醫(yī)療器械最大的企業(yè)，這個(gè)是我們在國外的臨床應(yīng)用情況，這個(gè)是給到咱們的英雄應(yīng)用情況，我們已經(jīng)有15個(gè)三類注冊證服務(wù)了很多的，我們?nèi)�年前在主板上市�?br />
這里就是美國的財(cái)富雜志主編來到團(tuán)隊(duì)之后也寫了希望美國企業(yè)家和我們學(xué)習(xí)一點(diǎn)點(diǎn)小小的中國特色的經(jīng)驗(yàn)。

最后一個(gè)模式也是我現(xiàn)在正在大力執(zhí)行的，為什么之前我8年都在北京，這兩年為什么在深圳，我?guī)е鴮W(xué)生們十多位，我在清華大學(xué)十年帶著十多位同學(xué)南下，每年成立一個(gè)公司，我們已經(jīng)成立了三家企業(yè)，都做不同的，底層技術(shù)都是一樣的，都是生物3D做出來的，我們有干細(xì)胞活性材料的，通過原料級別的影響非常大的再生醫(yī)學(xué)大的領(lǐng)域，第二個(gè)體內(nèi)制造機(jī)器人的實(shí)踐，最后一個(gè)通過類器官實(shí)踐的工作。

這個(gè)是我們的學(xué)生同學(xué)的代表。

這個(gè)是我們的第一款產(chǎn)品，很多產(chǎn)品上市了，我們短短兩三年已經(jīng)有現(xiàn)金流了，這個(gè)是我們的又是第一波產(chǎn)品，非常契合我們有大型的裝備，類器官，最右邊可以賣大千萬級別的這樣一個(gè)大型的裝備。