海外9家生物3D打印公司帶你預(yù)覽技術(shù)趨勢

近年來，3D打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用越來越受到重視，其主要應(yīng)用實例有：人體植入物、手術(shù)導(dǎo)板、醫(yī)療器械等。每個人的骨骼形態(tài)都是獨一無二的，3D打印技術(shù)能夠根據(jù)每個人原生骨骼的特征進行個性化定制，生產(chǎn)出與原生骨骼完全匹配的產(chǎn)品，從而減少植入物（或假體）對人體的影響，最大程度恢復(fù)人體骨骼的正常功能。下面南極熊就來和大家一起看一下國外9家生物3d打印公司的發(fā)展，來預(yù)覽生物醫(yī)療3d打印的技術(shù)趨勢。

生物3D打印技術(shù)是3D打印技術(shù)與醫(yī)療技術(shù)的深度結(jié)合。它不僅可實現(xiàn)更精準的手術(shù)，更安全有效的藥物控釋，還可以制造出用于移植或藥物實驗的組織或器官，是再生醫(yī)學(xué)的主要分支。本文帶你縱覽生物3D打印技術(shù)的前世今生與商業(yè)應(yīng)用。3D打印技術(shù)被視為一項顛覆傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的革命性技術(shù)，必將對人類生活、學(xué)習(xí)和工作產(chǎn)生深遠的影響。
3D打印的優(yōu)勢在于可實現(xiàn)復(fù)雜產(chǎn)品的設(shè)計與制造，并使小批量定制化產(chǎn)品的成本降低。我國醫(yī)療行業(yè)引入3D打印技術(shù)，始于上世紀80年代后期。隨著3D打印技術(shù)與醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展和深度結(jié)合，3D打印不僅可實現(xiàn)更精準的手術(shù)，生產(chǎn)更適合個體需求的各種醫(yī)學(xué)內(nèi)植物、助聽器、義齒、義肢，更安全有效的藥物控釋，還可以制造出用于移植或藥物實驗的組織或器官，是再生醫(yī)學(xué)的主要分支。

　　生物3D打印的六個步驟 生物3D打印包含六個步驟，分別是影像數(shù)據(jù)的獲取、組織和器官結(jié)構(gòu)的設(shè)計、打印材料的選擇、細胞的選擇、生物打印機類型的選擇和臨床應(yīng)用。起初，研究人員打印出智能生物材料，用于局部組織的誘導(dǎo)自我修復(fù)。隨后，開始打印具有二維結(jié)構(gòu)的膜片狀組織，如皮膚和關(guān)節(jié)軟骨。隨著立體結(jié)構(gòu)建模手段的豐富，中空脈管開始成形，如膀胱、氣管、心臟瓣膜。最近研究人員已經(jīng)可以打印實質(zhì)的器官，它實現(xiàn)了不同層次不同功能細胞的堆疊，充滿血管，并在每平方厘米使用了更多的細胞。

　　打印材料的發(fā)展歷史在2000年左右，生物3D打印主要的臨床應(yīng)用集中于醫(yī)用手術(shù)導(dǎo)板。此時，美國Clemson大學(xué)的Thomas Boland教授提出了細胞及器官打印的概念。隨后的十年間，臨床上開始使用生物3D打印的醫(yī)用植入物。2014年，美國Organovo公司宣布通過生物3D打印的肝臟exVive3D進入上市前的臨床試驗，并計劃向醫(yī)藥公司出售3D打印肝臟。2015年4月，該公司利用細胞打印實現(xiàn)構(gòu)建 “腎單位”這一腎臟最基礎(chǔ)也是最重要的結(jié)構(gòu)，并表達一定功能,人類向?qū)嵸|(zhì)性組織和器官又邁進了一大步。


　　生物打印發(fā)展路徑 可以預(yù)見的未來是逐步成熟的人工組織和器官的體外制造技術(shù)，以及可以用于臨床的生物活性植入物的使用。SmarTECH預(yù)計，在2024年，醫(yī)療3D打印機的硬件市場將達到5.48億元、材料市場將達到7.08億美元、軟件市場將達到3千萬美元。


　　而目前，醫(yī)療行業(yè)中的3D打印尚在小眾的探索階段，總市場金額較低。硬件的市場金額比材料和軟件都高，原因在于打印機價格高昂。但隨著臨床應(yīng)用的深入發(fā)展，材料的市場金額將以24%復(fù)合年增長，預(yù)計在2020年超過硬件的市場金額；配套的3D打印軟件以14%復(fù)合年增長率在今后10年發(fā)展起來；而硬件由于可擴展性高，需要不會有明顯變化的年增長率。



　　在關(guān)注度方面，生物3D打印也逐步變得熱門，其中搜索頻次最高的三個國家依次是美國、新西蘭和南非。


谷歌3D bioprinting一詞的周熱搜趨勢 每年的生物3D打印文獻發(fā)布數(shù)量也逐步提高，近三年的增長率均在50%以上。


　　世界各國在生物3D打印技術(shù)的專利申請方面呈現(xiàn)出較大差異，前三甲的國家美國、中國和西班牙手握絕大部分生物3D打印相關(guān)專利，且中美在近三年的申請數(shù)量占據(jù)優(yōu)勢地位。


　　中國在生物3D打印專利申請方面，主要的幾個省市分別是成都、廣州、江蘇、深圳、杭州、青島。其中的主要玩家有廣州邁普再生醫(yī)學(xué)科技有限公司、四川藍光應(yīng)諾生物科技股份有限公司、杭州捷諾飛生物技術(shù)有限公司、青島尤尼科技有限公司、西安鉑力特激光成形技術(shù)有限公司等。


　　生物3D打印的海外玩家：








　　根據(jù)以上的分析，可看出生物3D打印未來的研究方向：

　　雖然3D打印技術(shù)能夠快速、準確的滿足醫(yī)療行業(yè)個性化的需求，在醫(yī)療行業(yè)有著良好的應(yīng)用前景。但是南極熊認為，該技術(shù)仍然面臨著材料、成本、精度、配套軟件等方面的挑戰(zhàn)。由于醫(yī)療行業(yè)的特殊性，制定行業(yè)標準及完善監(jiān)管體系也將是影響應(yīng)用程度的主要因素。

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來源：周俊，火石創(chuàng)造
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