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        3D打印可滿足個性化產品需求

        欄目:行業資訊 發布時間:2014-04-30

          騰訊科技訊2013年 5月31日消息,首屆世界3D打印技術產業產業大會于5月29-31日在北京中國大飯店隆重舉行。在會上董事長劉青發表演講,劉青表示,3D打印能夠很精確的控制支架孔隙的大小,可以做細胞培養支架和可植入的產品,這是目前3D打印的優勢所在。

          劉青稱,3D打印更多的是看重個性化的應用,每個病人的身高體重不一樣、每個器官大小也不一樣,個性化應用是大家非??春玫囊粋€領域。

          

          以下董事長劉青演講實錄:

          劉青:各位早上好!非常高興有機會在這里跟大家談一下三維打印在生物各學方面的應用。今天早上前面有三位教授已經講了不少了,因為我是做企業的,根據我的理解和我們的工作,再稍微做一點補充。

          今天我主要介紹一下發展現狀,然后再簡單介紹一下我們公司主要做什么,我們公司的技術和產品,最后根據這幾年我們在這方面的工作經驗談一下現狀和挑戰,以及未來的發展方向。

          今天談了很多,我們根據醫學影像在臨床上的應用,很容易得到病人軟組織、應組織的模型,比如說CT或MRI,經過在實驗室進行三維圖象重建,可以在屏幕上看到可視的?,F在大家知道很多三維打印機,如果你有圖象的話,就可以輸入這個文件,用三維打印機把它打印出來,醫學方面的三維重建原理就是這樣的。

          現在CT影像和MRI影像的發展給我們提供了這個可能,以前沒有這個東西,我們根本做不了這個。三維重建,根據目前的技術水平,我們很容易把軟組織、硬組織都重建出來,這里可以看到,我們可以把骨骼和脊柱很容易的重建起來,如果你對這個病人的血管感興趣的話,可以看到這個血管上放了支架。你對心臟感興趣、對主動脈、腎臟感興趣的話,現在都有技術把這些做出來,這些都不是很大的問題。最難的一點在什么地方呢?你在三維重建的時候,如何進行重建?真實反映到體內的狀況就是比較有挑戰性的一個問題。

          這兩張圖片大家也看到,左邊這張三維的結構非常清楚,如果你采用了不適當的方法,或者技術不夠好,就得到右邊這種情況。所以說,如果你在進行三維重建的時候,不小心得到了右邊這張圖片,那么得出來的模型就不是真實的模型,我們在工作中經常遇到這樣一個問題,就是如何保證三維重建跟體內的真實環境是一樣的,需要有一定的技術。

          目前,三維打印技術已經很多種了,有了圖像你就可以用三維打印技術把模型打印出來,像3DP、SLS、SL、FDM,剛才幾位教授都講到過,生物打印,我怎么打印細胞,采用的明膠、光固化的方法結合起來,主要特點就是我可以把細胞打印出來,在體外作為工程的臟器。

          現在最多的應用解決用三維打印制作病理模型,比如說大夫要開刀了,想在開刀之前做一個手術方案,盡管CT模型、CT掃描也能有一個大概的印象,但還是不如你手里有一個真實的模型這么便利,所以它也應用于病理模型制作。

          從去年開始,三維打印特別熱,最近也有報告,它可以在體外把人的肝臟打印出來,在做肝移植的時候,我事先把肝臟模型打出來的話,根據這個模型的大小,尋找合適的供體,充分做好手術前的規劃。還可以把心臟打印出來,根據數據,可以把所有的器官通過三維打印出來,做好手術前的規劃和方案的設計。

          最近,美國一家公司叫Ofard Performance Materials做了顱骨的修復,非常成功。另外在歐洲,有個公司叫LayerWise,這家公司首次用激光燒結的技術,用鈦合金做了將下顎的一個關節植入到人體。這是在3D打印領域比較著名的兩個例子。3D打印更多的大家是看重個性化的應用,每個病人的身高體重不一樣、每個器官大小也不一樣,個性化應用是大家非??春玫囊粋€領域。還有口腔牙齒,每個病人都是不一樣的。

          組織工程器官,根據美國聯合器官共享機構的統計,目前至少有113萬的患者在等待器官移植,但是器官非常少,但只有1%—2%的供體能夠適合做器官的捐贈,能夠植入到病人的體內,并不是說每一個死亡病人的器官都能用,所以很多病人在痛苦的等待中因為等不到器官而死亡。所以,這兩年組織工程和再生醫學工程的發展非???,如果將來有一天,心臟移植的病人,我事先在體外培養了很多的心臟,你大號的、中號的、小號的,植入進去就好了。最著名的就是體外膀胱的培養。還有就是08年小鼠的心臟培養試驗。

          康乃爾大學也在打印耳朵,甚至想打印椎間盤,因為椎間盤的損傷是非常嚴重的,由于人們長期的辦公室工作,椎間盤容易突出,這也是非常嚴重的一個疾病。所以,才想用組織工程的方法,用細胞打印出椎間盤,在體外培養以后植入到病人體內,從來替代病人病變的椎間盤,這是一種很好的想法,目前還處于剛剛開始試驗的階段。所以,目前我們知道這個領域發展得非???,因為它潛在的能夠解決現代人面臨的很多健康方面的問題。

          簡單介紹一下我們3D支架有兩個系列,一種是聚苯乙烯,我想簡單介紹一下三維打印技術給我們帶來的最大好處,你可以設計這個結構。這是一個四層的聚苯乙烯結構,每層用不同的顏色表示,第一層和第三層的排列正好錯開位了,第二和第四層也是錯開位了,聚苯乙烯材料本身是透明的材料,從上往下看可以看到四種顏色,什么意思呢?我們知道,你如果用不透明的材料做支架的話,你在顯微鏡下觀察,很難看到細胞在里面生長的情況,就是我細胞種進去以后,養到什么程度,死了沒有,長得什么樣,你根本不知道。我們現在用了聚苯乙烯的培養皿,有一個巨大的優點就是你可以隨時拿出來在光學顯微鏡下看,如果對它的生長不滿意的話,可以放進去讓它繼續生長。我們設計了這種聚苯乙烯支架結構,就可以讓你做同樣的事情,你可以在光學顯微鏡下,通過調節聚焦的平臺,可以一層一層看,這是非常獨特的設計,只有3D打印可以做到這一點。

          我們知道細胞在支架上生長它可以受到孔隙率的影響、孔的大小的影響,所以現在有很多人自己在做組織工程支架,孔是不一樣的、海綿狀的各種各樣的孔的結構,沒有辦法做統一的比較。所以,美國國立標準研究院把市面上所有的支架都拿來做了篩選,最后選定了3D打印做出來的支架,作為標準的組織工程參比支架。

          我們用3D打印技術制作可修復的血管支架,另外還有一個最大的領域就是可吸收支架,我國大概有將近一億人有糖尿病,這些病人要么做搭橋,要么就是放一個支架,現在國際上很多公司都在做可吸收之際方面的研究,我們都不用做管子,直接用3D打印來做,這方面我們已經有專利了。

          另外,就是3D打印在組織工程上有很多應用,比如說對血管組織工程,很多病人放血管支架解決不了問題,他需要搭橋,有些情況還比較搭橋,搭橋的話,你就需要從身體別的部分取小一根血管。組織工程就是要解決這個問題,就是我能不能在體外培養出一段血管,你需要搭橋的話,不需要從別的部分取靜脈

          我們現在面臨的挑戰是什么呢?我們現在的現狀,包括我們講的例子,包括我們公司的產品,我們3D打印能夠解決一些目前解決不了的問題,比如說一些個性化產品,3D打印能夠很精確的控制支架孔隙的大小,可以做細胞培養支架和可植入的產品,這是目前3D打印的優勢所在。問題在什么地方?應用范圍還不夠廣,昨天聽了一些報告,就是說3D打印還不是一個替代性的技術,只適用于個性化的產品,大規?;纳a成本最低,所以這是我們現在面臨的問題。

          另外,3D打印技術現在還比較慢,稍微打印大一點的東西比較費時間,有時候成本自然就會高。另外,你要是做個性化的植入,你做臨床實驗的時候,每個人病人植入的產品大小不一樣,臨床方案設計時,樣本怎么統計,這都是現在面臨的問題,我們下面還需要進行進一步探討。

          未來的發展方向,目前我們現在有什么問題,我們就需要解決這些問題。所以說,我們希望將來有了這種需求,技術就會發展,進一步提高我們3D打印的速度,帶來我們成本的下降。希望我們將來應用領域的發展、規?;臄U大,現在舉一個簡單的例子,血管支架這個東西應該每年是幾十億的規模的市場,如果這個東西能夠成功的話,對我們3D打印會帶來一個非常正面的影響。

          3D打印必須在醫學方面必須是多學科的合作,我們剛才看到了,影像科學的發展、計算機數據處理、機電,我們現在現有的一些3D打印機是滿足不了要求的,比如說我們公司機器完全是自己做的,需要你需要有機電方面的人才,還需要懂材料,所以多學科、交叉學科的合作,必須有合作才能走得更遠,未來最重要的一點就是材料加工工藝的發展,適合于3D打印新材料,能夠打印出來直接植入到人體的一些新材料,比如現在我們用的聚乳酸材料還不是最好的,今后是不是能打印更好的材料都在研究過程中。比如說我們做出來一個肌肉的形狀、心臟的形狀,摸起來能像肌肉和心臟,目前還做不到,這些都是我們未來要解決的問題。

          時間關系,我就簡單介紹到這兒,謝謝大家!


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