徐弢博士：3D生物打印刻劃遠(yuǎn)程醫(yī)療

　

接受采訪時，徐弢博士剛遠(yuǎn)途出差回來。在他位于廣州科學(xué)的辦公室里，光線明亮，窗外一片綠意，一只黑色電腦包隨意放在辦公桌旁邊的地上。

這位細(xì)胞打印美國專利的所有者，曾打印出一只動物心臟。他以第一作者身份發(fā)表了世界上首篇學(xué)術(shù)性細(xì)胞打印論文，其首創(chuàng)的器官打印技術(shù)被美國《Business2.0》雜志評為“二十一世紀(jì)改變世界的六大技術(shù)之一”。2001年徐弢赴美留學(xué)，8年后歸國創(chuàng)業(yè)，與師弟袁玉宇一起成立廣州邁普再生醫(yī)學(xué)科技有限公司(下稱“邁普公司”)。

從實驗室到成立公司，徐弢說自己思維上最大的改變就是從以往的技術(shù)出發(fā)變成了現(xiàn)在從市場需求出發(fā)。目前，邁普公司的3D打印硬腦膜補片和尿失禁懸吊帶兩種產(chǎn)品已經(jīng)上市，個性化顱骨產(chǎn)品正在臨床階段，還有一款糖尿病足產(chǎn)品正在重點研發(fā)。

一張硬腦膜補片的商業(yè)化之路

大腦腦膜受損，用一張類似膏藥的膜貼上，細(xì)胞自然爬升覆蓋，最終受損處愈合，所貼的膜在“功成身就”后自然降解。

這張神奇的“膏藥”是生物3D打印生產(chǎn)的硬腦(脊)膜補片(商品名為“睿膜”)，由邁普自主研發(fā)，是我國首款獲得中國食品藥品監(jiān)督管理總局(CFDA)批準(zhǔn)的生物3D打印產(chǎn)品。

相對于傳統(tǒng)技術(shù)生產(chǎn)的同類產(chǎn)品，生物3D打印生產(chǎn)的硬腦(脊)膜補片因高度模擬自體腦膜的ECM(細(xì)胞外基質(zhì))微觀結(jié)構(gòu)，不僅能快速促進自體細(xì)胞及血管定向、有序地生長爬行，而且無任何化學(xué)殘留、發(fā)熱及病毒傳染的風(fēng)險，一年后最終降解成水和二氧化碳。

世界范圍內(nèi)使用睿膜的患者已有數(shù)萬例，其中中國一萬余例。徐弢告訴《第一財經(jīng)日報》記者，強生、美敦力等公司十幾年前就開始生產(chǎn)腦膜補片，占據(jù)大量的市場份額，而新生面孔睿膜之所以能切入這個市場，是因為現(xiàn)有腦膜補片產(chǎn)品多為動物材料，而動物源的膠原蛋白類存在吸收過快、有發(fā)熱風(fēng)險等缺陷，日本甚至發(fā)生過一百多名患者因使用動物材料的腦膜補片而感染瘋牛病的事件。睿膜所使用的合成材料則避免了這些問題�！邦Ｄ�剛好適應(yīng)了此類產(chǎn)品升級換代的需要�！毙鞆|說。

現(xiàn)在聽來似乎睿膜的橫空出世十分順利，實則不然。長達(dá)五六年的研發(fā)周期不談，睿膜面世后的推廣也歷經(jīng)困難。徐弢的搭檔袁玉宇回憶，他們第一次去國外參加全球最大、規(guī)格最高的醫(yī)療器械展，因產(chǎn)品僅僅用塑料袋裝著，他們一度被人誤認(rèn)為是騙子。5天飛5個國家去面見代理商的“空中飛人”日子也沒少體驗。

睿膜比動物材料的產(chǎn)品貴大概10%～20%。徐弢認(rèn)為，對植入式醫(yī)療產(chǎn)品來說，其實價格并不那么敏感，人們會因為質(zhì)量好而使用而并非因為便宜才使用。因此睿膜走出國門并未自掉身價，其定價與主要競爭對手強生公司的價格是差不多的。

睿膜目前已經(jīng)拿到歐洲、中國、韓國等地的相關(guān)認(rèn)證，目前正在做美國的認(rèn)證。徐弢透露，一家業(yè)內(nèi)排名非�？壳暗拿绹�公司已表示希望跟邁普在美國進行全面合作的意向。

生物3D打印進化論

生物3D打印最早出現(xiàn)在上世紀(jì)90年代，最初是打印一些醫(yī)學(xué)模型，另外在牙科手術(shù)導(dǎo)板等方面有廣泛應(yīng)用。過去20年，生物3D打印的生物材料越來越豐富，涉及金屬、陶瓷、高分子甚至細(xì)胞等具有生命活性的物質(zhì)，創(chuàng)新應(yīng)用也層出不窮。

孫偉教授以及清華大學(xué)生物制造創(chuàng)新團隊將生物3D打印技術(shù)按使用的生物材料的生物性能和產(chǎn)生時間分為四個層次：

一是制作幫助醫(yī)生進行手術(shù)分析的原型，這是用無生物相容性要求的材料制成的，應(yīng)用包括3D打印醫(yī)療模型以及手術(shù)導(dǎo)板。邁普公司櫥窗里陳列的數(shù)個3D打印的人腦模型就是此類產(chǎn)品，這些逼真的模型是根據(jù)醫(yī)院提供的數(shù)據(jù)經(jīng)處理轉(zhuǎn)化為三維數(shù)據(jù)后并打印出來的，可以幫助醫(yī)生制定精確的手術(shù)計劃。

二是采用生物相容性好、非降解的材料制作永久植入體，最常用于骨等硬組織移植物，但這類材料呈惰性，與人體組織不發(fā)生反應(yīng)。

三是采用具有生物相容性且可以降解的材料制作組織工程支架，并且植入支架可激活人體自主的修復(fù)機制，達(dá)到一定程度的組織再生修復(fù)目的，如睿膜。

四是采用活性細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)、生長因子等，模擬人體組織的天然結(jié)構(gòu)，進行可控有序組裝，制作具有生命功能的體外仿生三維生物結(jié)構(gòu)體，應(yīng)用包括再生醫(yī)學(xué)中人體組織器官的替代修復(fù)，以及藥物篩選中細(xì)胞組織藥理模型等。這種層次即細(xì)胞及器官3D打印，是現(xiàn)代意義上的生物3D打印。

3D打印也是許多資本爭相追逐的領(lǐng)域。根據(jù)國際快速制造行業(yè)權(quán)威報告《Wohlers Report 2014》數(shù)據(jù)，2013年全球3D打印銷售收入達(dá)30.7億美元，其中生物3D領(lǐng)域的應(yīng)用占13.7%，復(fù)合平均增長率為34.9%。Wohlers公司預(yù)計，未來3D打印產(chǎn)業(yè)將繼續(xù)保持兩位數(shù)的增長速度，到2020年將達(dá)到210億美元的市場規(guī)模，其中生物3D打印增長勢頭更為強勁。

生物3D打印的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品最早是2007年由意大利公司開發(fā)出來的髖臼杯，該產(chǎn)品模擬骨小梁的微觀結(jié)構(gòu)，便于骨組織的長入。大部分生物3D打印的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品都集中在骨科領(lǐng)域。

徐弢解釋，骨頭的常見替代材料是鈦合金，為使其與人體骨頭更匹配，就需要降低鈦合金的強度，就要在上面打一些孔使其成為蜂窩狀，使用傳統(tǒng)的制造方法既耗時長成本又高，而3D打印則可以很好地解決這個問題。
　
還有一塊意義重大的領(lǐng)域是細(xì)胞打印。這也是徐弢此前重點研究的領(lǐng)域。目前，世界上已有公司利用細(xì)胞打印的技術(shù)打印出肝臟、腎臟等用作藥物試驗。對于此，徐弢表示，細(xì)胞打印的組織修復(fù)產(chǎn)品，雖然技術(shù)局部取得突破，但目前各國都未有相關(guān)的注冊法規(guī)，對產(chǎn)品的評價還存在巨大挑戰(zhàn)，產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用目前還未見報道，預(yù)計產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用要15年甚至更長的時間。

根據(jù)美國器官資源共享網(wǎng)絡(luò)(UNOS)公布的數(shù)據(jù)，目前美國每天有超過11萬人等待器官移植，而捐贈人數(shù)只有0.7萬人;全世界大約每1.5小時就有一名需要進行器官移植的病人因等待而死亡。據(jù)估算，中國每年對組織器官修復(fù)及移植的需求將超過1000萬例，現(xiàn)有市場規(guī)模超過1000億元人民幣。

是否可以利用3D生物打印技術(shù)打印出器官以緩解供體缺乏難題?徐弢說，理論上是可以的，但還需要很長的時間才能轉(zhuǎn)化成實際應(yīng)用。以打印心臟為例，心臟是人體最復(fù)雜的器官之一，打印器官理論上需要把動物心臟細(xì)胞，如心肌細(xì)胞、纖維細(xì)胞和血管細(xì)胞準(zhǔn)備培養(yǎng)好，經(jīng)過3D打印機噴涂，為了保持細(xì)胞活性，還要準(zhǔn)備特殊的培養(yǎng)器，提供氧氣、控制溫度和合適的酸堿度，保證細(xì)胞存活。因此，上面所說的步驟只是從理論上來講，現(xiàn)實中涉及到細(xì)胞的選擇、材料的選擇和生物因子的選擇，每一個都是大課題。

然而，一旦這個方向有所突破，實現(xiàn)細(xì)胞打印對活體組織及器官的再造，將是人類現(xiàn)代醫(yī)學(xué)歷史上的劃時代成果，引領(lǐng)一場醫(yī)療革命。
來源：一財網(wǎng)