生物3D打印步入應(yīng)用期：加速融入產(chǎn)業(yè) 助力智能制造

2016年11月25日，西安交通大學(xué)先進(jìn)外科技術(shù)與工程研究所發(fā)布其自主研發(fā)的3D打印可降解磁吻合環(huán)。3D打印可降解磁吻合環(huán)技術(shù)特點(diǎn)是無須加工模具、成本低、制作速度快，將主要用于臨床開展磁壓榨膽道疏通等創(chuàng)新外科手術(shù)。據(jù)南極熊了解，該可降解吻合磁環(huán)所使用的材料是納米汝鐵硼材料+聚乳酸（PLA）拉成的線材，而所使用的3D打印機(jī)是市面上常見的FDM 3D打印機(jī)。

△（圖：南極熊備注）

據(jù)南極熊了解，2016年12月央視報(bào)道了藍(lán)光英諾3D打印的血管已經(jīng)植入到恒河猴體內(nèi)進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，并取得成功。

△（圖：南極熊備注）

3D打印技術(shù)被業(yè)界稱為推動(dòng)21世紀(jì)醫(yī)療個(gè)性化、精準(zhǔn)化、微創(chuàng)化和遠(yuǎn)程化發(fā)展的重要技術(shù)支撐。我國生物3D打印呈現(xiàn)良好發(fā)展態(tài)勢，已在醫(yī)療模型、個(gè)性化醫(yī)療植入物、仿生組織修復(fù)、手術(shù)器械、藥物試驗(yàn)等醫(yī)療領(lǐng)域獲得初步應(yīng)用，未來或可用來制造活體組織和器官

發(fā)改委日前發(fā)布的《“十三五”生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》提出，要推動(dòng)3D打印技術(shù)在植入新產(chǎn)品中的應(yīng)用。工信部賽迪研究院裝備工業(yè)研究所所長左世全接受《經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)》記者采訪時(shí)表示，我國生物3D打印呈現(xiàn)良好發(fā)展態(tài)勢，已在醫(yī)療模型、個(gè)性化醫(yī)療植入物、仿生組織修復(fù)、手術(shù)器械、藥物試驗(yàn)等醫(yī)療領(lǐng)域獲得初步應(yīng)用，未來或可用來制造活體組織和器官。

“這說明3D打印技術(shù)已上升到國家發(fā)展戰(zhàn)略的新高度，成為實(shí)現(xiàn)智能制造的重要抓手，需要大力發(fā)展。同時(shí)，技術(shù)的發(fā)展只有融入實(shí)體產(chǎn)業(yè)才能快速落地，和其他技術(shù)實(shí)行復(fù)合才有可發(fā)展的市場空間�！辟惖项檰柗治鰩燅R睿文告訴《經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)》記者。

生物產(chǎn)業(yè)新動(dòng)能

3D打印，也稱增材制造。從理念上有別于傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造，無需原坯和模具，就能直接根據(jù)計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)，通過增加材料的方法生成任何形狀的物體，簡化產(chǎn)品的制造程序，縮短產(chǎn)品的研制周期，提高效率并降低成本。

據(jù)介紹，2016年我國3D打印產(chǎn)業(yè)規(guī)模接近100億元。隨著3D打印設(shè)備成本下降和配套服務(wù)完善，3D打印市場的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)��?huì)不斷拓寬，未來幾年中國3D打印市場規(guī)模增速將高于全球水平。

3D打印技術(shù)在植入新產(chǎn)品中的應(yīng)用，通常稱為生物3D打印，由于在醫(yī)療領(lǐng)域具有很好的發(fā)展前景，3D打印技術(shù)被業(yè)界稱為推動(dòng)21世紀(jì)醫(yī)療個(gè)性化、精準(zhǔn)化、微創(chuàng)化和遠(yuǎn)程化發(fā)展的重要技術(shù)支撐。

△廣州邁普3D打印的硬腦膜“睿膜”（圖：南極熊備注）

“我國生物3D打印已經(jīng)取得了一批基礎(chǔ)理論和技術(shù)研究成果，部分成果世界領(lǐng)先�！弊笫廊�介紹說，比如清華大學(xué)利用其研發(fā)的細(xì)胞3D打印技術(shù)，在世界上首次構(gòu)建出體外三維腫瘤模型。廣州邁普、時(shí)代天使等產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用企業(yè)開始出現(xiàn)，醫(yī)用增材制造產(chǎn)品的臨床應(yīng)用不斷增加。廣州邁普應(yīng)用增材制造技術(shù)開發(fā)的硬腦膜產(chǎn)品——“睿膜”已獲得美國FDA及國家食品藥品監(jiān)督管理總局的批準(zhǔn)，在英國劍橋大學(xué)附屬醫(yī)院和我國的301醫(yī)院、協(xié)和醫(yī)院進(jìn)行了上萬次臨床應(yīng)用。

△時(shí)代天使制作的隱形牙套用到了3D打印技術(shù)（圖：南極熊備注）

馬睿文認(rèn)為，生物產(chǎn)業(yè)作為先進(jìn)產(chǎn)業(yè)、綠色產(chǎn)業(yè)的代表，3D打印技術(shù)要選擇合理的發(fā)展方向，在高、精、尖領(lǐng)域取得突破，成為助力生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新動(dòng)能。同時(shí)，3D打印技術(shù)要面向產(chǎn)業(yè)鏈的下游環(huán)節(jié)，貼近市場、貼近需求，這也體現(xiàn)了當(dāng)前供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革以面向需求為前提的指導(dǎo)方針。

規(guī)模應(yīng)用有待突破

2016年6月份，北京大學(xué)第三醫(yī)院成功為一名骨科脊索瘤患者切除五節(jié)段脊椎腫瘤，并利用世界首個(gè)3D打印多節(jié)段胸腰椎植入物完成長達(dá)19厘米大跨度椎體重建手術(shù)，標(biāo)志著我國3D打印技術(shù)正式開啟人工椎體時(shí)代。

△人體椎體結(jié)構(gòu)示意圖及世界首個(gè)3D打印多節(jié)段胸腰椎植入物（圖：南極熊備注）

據(jù)馬睿文介紹，在醫(yī)療領(lǐng)域，3D打印技術(shù)目前已廣泛應(yīng)用于骨外科、神經(jīng)外科、整形外科、高端醫(yī)療器械零部件等領(lǐng)域中，但在組織工程學(xué)應(yīng)用方面仍面臨許多技術(shù)難題。如在組織器官3D打印中的材料、細(xì)胞及生長因子精準(zhǔn)配比技術(shù)及生物制造平臺(tái)技術(shù)等。

“生物3D打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用雖然具有很好發(fā)展前景,但目前成本仍比較高，速度、精度、產(chǎn)品耐用性尚需不斷提升，大規(guī)模應(yīng)用還需要技術(shù)進(jìn)一步創(chuàng)新和成熟。”左世全說，我國生物3D打印技術(shù)總體上還處于臨床試驗(yàn)階段，創(chuàng)新能力還需進(jìn)一步提高，醫(yī)療臨床應(yīng)用還較少，產(chǎn)品注冊(cè)、市場準(zhǔn)入等政策法規(guī)需要加快建立完善。

馬睿文表示，目前，3D打印技術(shù)在外科植入方面應(yīng)用仍是修復(fù)、整形、修補(bǔ)、充填，骨骼打印不具有原有器官功能的替代作用。打印材料的局限性限制了3D技術(shù)的發(fā)展，如何解決打印材料的生物相容性成為3D打印技術(shù)植入新產(chǎn)品應(yīng)用，特別是生物領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)鍵問題。

左世全建議，還需在天然醫(yī)用材料、人工合成高分子材料、生物活性陶瓷材料和醫(yī)用金屬材料等一批醫(yī)用增材制造專用材料方面取得突破。同時(shí)，重點(diǎn)研制一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的仿生組織修復(fù)支架增材制造裝備、醫(yī)療個(gè)性化增材制造裝備和細(xì)胞活性材料增材制造裝備。

助力“中國智造”

3D打印技術(shù)契合工業(yè)4.0制造智能化、資源效率化和產(chǎn)品人性化的理念，因此成為國內(nèi)外發(fā)展重點(diǎn)�！斑@場制造技術(shù)的革命，體現(xiàn)了信息技術(shù)與先進(jìn)材料技術(shù)、數(shù)字制造技術(shù)的密切結(jié)合，是先進(jìn)制造業(yè)的重要組成部分，是我國制造業(yè)升級(jí)發(fā)展的重要方向�！弊笫廊�說。

3D打印技術(shù)在消費(fèi)電子業(yè)、航空業(yè)、汽車制造業(yè)、生物醫(yī)學(xué)以及個(gè)性化消費(fèi)品等領(lǐng)域的商業(yè)化應(yīng)用，將大大提高制造業(yè)的生產(chǎn)效率、生產(chǎn)精度，同時(shí)起到節(jié)材節(jié)能的良好效果。馬睿文表示，3D打印技術(shù)是完全具備軟性制造和個(gè)性化定制雙重優(yōu)勢的專用技術(shù)，代表了中國制造生產(chǎn)力的革命和生產(chǎn)工具的革新，作為“中國制造2025”實(shí)現(xiàn)“智能生產(chǎn)”“智能工廠”和“智能物流”三大核心主題的關(guān)鍵技術(shù)，集合大規(guī)模生產(chǎn)和手工生產(chǎn)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)高效率、低成本的生產(chǎn)方式，代表著未來智能制造方向。

我國3D打印產(chǎn)業(yè)正處于導(dǎo)入后期到成長初期的過渡階段。一批科研機(jī)構(gòu)在早期就跟蹤3D打印技術(shù)，而且部分技術(shù)達(dá)到了世界先進(jìn)水平。其中，激光直接加工金屬技術(shù)已基本滿足特種零部件的機(jī)械性能要求，將優(yōu)先應(yīng)用于航天、航空裝備制造；生物細(xì)胞3D打印技術(shù)已可以制造立體的模擬生物組織，可為我國生物、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域尖端科學(xué)研究提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。

馬睿文說，目前我國能夠成熟應(yīng)用的3D打印材料種類有限，急需加強(qiáng)3D打印特種材料、復(fù)合材料和高性能材料的工藝研發(fā)能力。3D打印設(shè)備的生產(chǎn)效率、制造精度以及針對(duì)具體加工材料和特定產(chǎn)品需求的產(chǎn)品加工能力也尚存不足，需要重點(diǎn)提升其核心競爭力。此外，國內(nèi)企業(yè)在特種打印材料、高精度打印材料及高精度打印設(shè)備等產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)與國外先進(jìn)水平還存在一定的差距。

“由于應(yīng)用場景對(duì)產(chǎn)品需求的特殊性，3D打印技術(shù)必須根據(jù)實(shí)際需求對(duì)材料和加工工藝加以匹配。因此，主要企業(yè)經(jīng)營模式多采取‘一條龍’策略，即業(yè)務(wù)涵蓋產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)，產(chǎn)業(yè)分工尚未形成。這些問題亟待解決�！瘪R睿文說。

來源：經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)