今年4月，英國(guó)格拉斯哥大學(xué)宣布成功用3D打印機(jī)合成藥品；6月，美國(guó)華盛頓兒科醫(yī)學(xué)中心利用3D打印技術(shù)，打印出全球第一顆像正常人一樣跳動(dòng)的心臟……接連不斷的消息讓人們相信：3D打印在生物醫(yī)療領(lǐng)域?qū)l(fā)揮神奇的作用。

在我國(guó)，3D生物打印的熱度近年來正持續(xù)發(fā)酵，而生物醫(yī)療領(lǐng)域是3D打印技術(shù)發(fā)展最快、應(yīng)用最為廣泛的方向。我國(guó)3D生物打印發(fā)展現(xiàn)狀和未來前景如何?北京新材料發(fā)展中心日前主辦了3D生物打印前沿技術(shù)研討暨成果對(duì)接會(huì)，邀請(qǐng)來自高校、研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)和應(yīng)用領(lǐng)域代表圍繞北京3D生物打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展展開探討。

3D生物打印剛剛起步

在中央“千人計(jì)劃”特聘教授、清華大學(xué)生物制造工程研究所所長(zhǎng)孫偉看來，國(guó)外研究機(jī)構(gòu)在3D生物打印前沿領(lǐng)域取得突破意義重大，但要達(dá)到產(chǎn)業(yè)化和醫(yī)療應(yīng)用，為時(shí)尚早。

北京新材料發(fā)展中心通過對(duì)國(guó)內(nèi)外3D生物打印技術(shù)進(jìn)行全面研究發(fā)現(xiàn)，3D打印在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括四個(gè)層次：一是制作幫助醫(yī)生進(jìn)行手術(shù)分析的原型;二是制作無生物活性，只承擔(dān)支撐作用的金屬植入體，最常用于牙科和骨科;三是制作具有生物活性的局部組織，如血管等;四是制作具有完整生命功能的整體器官。

目前，前兩個(gè)層次的應(yīng)用較為普遍，例如利用3D生物打印技術(shù)制造的助聽器、矯正牙套早已進(jìn)入商業(yè)化階段，3D生物打印外器官模型也成為個(gè)性化臨床手術(shù)規(guī)劃、手術(shù)導(dǎo)航及醫(yī)療的重要手段。第三個(gè)層次目前僅有個(gè)別應(yīng)用，“美國(guó)科學(xué)家的研究水平實(shí)現(xiàn)了3D生物打印的第四個(gè)層次應(yīng)用，但這一成果要真正產(chǎn)業(yè)化、實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用，預(yù)計(jì)要15年后?！睂O偉預(yù)測(cè)。

北京安泰生物醫(yī)用材料有限公司副總經(jīng)理范德增認(rèn)為，遠(yuǎn)程醫(yī)療、個(gè)性化醫(yī)療是全球醫(yī)療的發(fā)展趨勢(shì)。3D生物打印技術(shù)采用不同的“油墨”材料可以制作出各種人造器官和組織，能夠滿足臨床個(gè)體化要求。金屬、樹脂、石膏、陶瓷、高分子、生物大分子等均被創(chuàng)造性地應(yīng)用于3D生物打印。

不過，孫偉表示，由于3D生物打印技術(shù)目前剛剛起步，各個(gè)技術(shù)組成還處于各自獨(dú)立發(fā)展及研究階段，尚未形成完整的技術(shù)鏈和產(chǎn)業(yè)鏈。

受多重因素制約

西北工業(yè)大學(xué)凝固技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任黃衛(wèi)東表示，現(xiàn)在大家都在談?wù)?D打印，但真正了解什么是3D打印的人卻很少，畢竟這是一個(gè)嶄新的技術(shù)領(lǐng)域。具體到3D生物打印，更是材料科學(xué)、生物學(xué)及臨床科學(xué)緊密結(jié)合的交叉學(xué)科，其技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要以材料、工藝、裝備及臨床醫(yī)學(xué)機(jī)構(gòu)的密切合作為基礎(chǔ)。

材料是制約3D生物打印技術(shù)發(fā)展的重要因素之一。不同的3D打印工藝適用不同的材料體系，而與3D生物打印密切相關(guān)的生物材料，目前仍然處于獨(dú)立研究狀態(tài)，還沒有專門為3D生物打印供應(yīng)的材料。特別是3D細(xì)胞打印，要求細(xì)胞外基質(zhì)材料有很好的細(xì)胞相容性、營(yíng)養(yǎng)通透性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，而目前采用的多是明膠—海藻酸鈉等普通的組織工程用材料。

北京大學(xué)口腔醫(yī)院主任醫(yī)師唐志輝則表示，由于醫(yī)療用品要經(jīng)過漫長(zhǎng)的臨床應(yīng)用階段和嚴(yán)格的審批制度，這也在一定程度上制約了3D生物打印應(yīng)用的推廣。

北京市擁有全國(guó)大多數(shù)參與3D生物打印的重點(diǎn)研究單位，基礎(chǔ)研究工作不僅居國(guó)內(nèi)前列，而且部分已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平，但是相關(guān)產(chǎn)品化的工作卻未開展。例如，用于診斷和手術(shù)規(guī)劃的體外復(fù)雜三維模型制造，有著巨大的市場(chǎng)需求，但目前在臨床上應(yīng)用仍然較少。

此外，目前很多從事3D生物打印研究的單位往往以研究生課題為主，缺少產(chǎn)業(yè)下游單位對(duì)接。

目前3D生物打印研究雖然得到了多方面的資金支持，但多集中在上游的基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，而在實(shí)用性研究上的投入較少，不利于研究成果的轉(zhuǎn)化。

北京發(fā)揮優(yōu)勢(shì)積極布局

北京新材料發(fā)展中心主任肖瀾表示，北京從事新材料研發(fā)的主要科研機(jī)構(gòu)有60多家，國(guó)家在北京的材料科研單位約占全國(guó)總數(shù)的40%，人才和科研條件儲(chǔ)備豐厚;工藝和裝備方面，北京3D打印技術(shù)研發(fā)處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平;臨床機(jī)構(gòu)方面，北京集中了全國(guó)大部分優(yōu)勢(shì)醫(yī)療專業(yè)資源，現(xiàn)有不同級(jí)別和等級(jí)的醫(yī)療機(jī)構(gòu)近500家，使北京成為全國(guó)最大的生物醫(yī)用材料市場(chǎng)。因此，北京要實(shí)現(xiàn)科研院所、企業(yè)、醫(yī)療機(jī)構(gòu)和社會(huì)資本各要素聯(lián)動(dòng)，加速3D打印技術(shù)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)程。

孫偉建議，北京應(yīng)選擇兩三個(gè)產(chǎn)品系列重點(diǎn)給予支持，協(xié)助成立產(chǎn)業(yè)化運(yùn)作的公司或集團(tuán)公司;在北京市范圍內(nèi)形成集中度高的3D生物打印高科技創(chuàng)新公共平臺(tái)，注重支持在技術(shù)和應(yīng)用兩個(gè)方面具有原創(chuàng)性的科研和開發(fā);篩選在國(guó)內(nèi)外具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)品和項(xiàng)目，給予重點(diǎn)支持;積極吸引境外資源，與北京的3D生物打印企業(yè)或科研單位合作。

據(jù)了解，北京市已將3D打印技術(shù)作為重要的產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，在即將出臺(tái)的“北京技術(shù)創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃(2013-2017)”中，3D打印作為未來制造業(yè)發(fā)展熱點(diǎn)納入其中。此前，北京已經(jīng)設(shè)立3D生物打印項(xiàng)目3項(xiàng)，分別是基于電子束熔融技術(shù)骨科金屬內(nèi)植物的研制、電子束選區(qū)熔化雙金屬快速制造系統(tǒng)開發(fā)、激光快速3D打印種植牙。

據(jù)悉，北京新材料發(fā)展中心未來將通過建立3D生物打印技術(shù)各資源間的常態(tài)化溝通機(jī)制，搭建產(chǎn)學(xué)研用的互動(dòng)橋梁，促進(jìn)各資源要素間的緊密合作，推進(jìn)北京3D生物打印技術(shù)、產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。