3D打印可满足个性化产品需求
栏目:行业资讯 发布时间:2014-04-30
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  腾讯科技讯2013年 5月31日消息,首届世界3D打印技术产业产业大会于5月29-31日在北京中国大饭店隆重举行。在会上董事长刘青发表演讲,刘青表示,3D打印能够很精确的控制支架孔隙的大小,可以做细胞培养支架和可植入的产品,这是目前3D打印的优势所在。

  刘青称,3D打印更多的是看重个性化的应用,每个病人的身高体重不一样、每个器官大小也不一样,个性化应用是大家非常看好的一个领域。

  

  以下董事长刘青演讲实录:

  刘青:各位早上好!非常高兴有机会在这里跟大家谈一下三维打印在生物各学方面的应用。今天早上前面有三位教授已经讲了不少了,因为我是做企业的,根据我的理解和我们的工作,再稍微做一点补充。

  今天我主要介绍一下发展现状,然后再简单介绍一下我们公司主要做什么,我们公司的技术和产品,最后根据这几年我们在这方面的工作经验谈一下现状和挑战,以及未来的发展方向。

  今天谈了很多,我们根据医学影像在临床上的应用,很容易得到病人软组织、应组织的模型,比如说CT或MRI,经过在实验室进行三维图象重建,可以在屏幕上看到可视的。现在大家知道很多三维打印机,如果你有图象的话,就可以输入这个文件,用三维打印机把它打印出来,医学方面的三维重建原理就是这样的。

  现在CT影像和MRI影像的发展给我们提供了这个可能,以前没有这个东西,我们根本做不了这个。三维重建,根据目前的技术水平,我们很容易把软组织、硬组织都重建出来,这里可以看到,我们可以把骨骼和脊柱很容易的重建起来,如果你对这个病人的血管感兴趣的话,可以看到这个血管上放了支架。你对心脏感兴趣、对主动脉、肾脏感兴趣的话,现在都有技术把这些做出来,这些都不是很大的问题。最难的一点在什么地方呢?你在三维重建的时候,如何进行重建?真实反映到体内的状况就是比较有挑战性的一个问题。

  这两张图片大家也看到,左边这张三维的结构非常清楚,如果你采用了不适当的方法,或者技术不够好,就得到右边这种情况。所以说,如果你在进行三维重建的时候,不小心得到了右边这张图片,那么得出来的模型就不是真实的模型,我们在工作中经常遇到这样一个问题,就是如何保证三维重建跟体内的真实环境是一样的,需要有一定的技术。

  目前,三维打印技术已经很多种了,有了图像你就可以用三维打印技术把模型打印出来,像3DP、SLS、SL、FDM,刚才几位教授都讲到过,生物打印,我怎么打印细胞,采用的明胶、光固化的方法结合起来,主要特点就是我可以把细胞打印出来,在体外作为工程的脏器。

  现在最多的应用解决用三维打印制作病理模型,比如说大夫要开刀了,想在开刀之前做一个手术方案,尽管CT模型、CT扫描也能有一个大概的印象,但还是不如你手里有一个真实的模型这么便利,所以它也应用于病理模型制作。

  从去年开始,三维打印特别热,最近也有报告,它可以在体外把人的肝脏打印出来,在做肝移植的时候,我事先把肝脏模型打出来的话,根据这个模型的大小,寻找合适的供体,充分做好手术前的规划。还可以把心脏打印出来,根据数据,可以把所有的器官通过三维打印出来,做好手术前的规划和方案的设计。

  最近,美国一家公司叫Ofard Performance Materials做了颅骨的修复,非常成功。另外在欧洲,有个公司叫LayerWise,这家公司首次用激光烧结的技术,用钛合金做了将下颚的一个关节植入到人体。这是在3D打印领域比较著名的两个例子。3D打印更多的大家是看重个性化的应用,每个病人的身高体重不一样、每个器官大小也不一样,个性化应用是大家非常看好的一个领域。还有口腔牙齿,每个病人都是不一样的。

  组织工程器官,根据美国联合器官共享机构的统计,目前至少有113万的患者在等待器官移植,但是器官非常少,但只有1%—2%的供体能够适合做器官的捐赠,能够植入到病人的体内,并不是说每一个死亡病人的器官都能用,所以很多病人在痛苦的等待中因为等不到器官而死亡。所以,这两年组织工程和再生医学工程的发展非常快,如果将来有一天,心脏移植的病人,我事先在体外培养了很多的心脏,你大号的、中号的、小号的,植入进去就好了。最著名的就是体外膀胱的培养。还有就是08年小鼠的心脏培养试验。

  康乃尔大学也在打印耳朵,甚至想打印椎间盘,因为椎间盘的损伤是非常严重的,由于人们长期的办公室工作,椎间盘容易突出,这也是非常严重的一个疾病。所以,才想用组织工程的方法,用细胞打印出椎间盘,在体外培养以后植入到病人体内,从来替代病人病变的椎间盘,这是一种很好的想法,目前还处于刚刚开始试验的阶段。所以,目前我们知道这个领域发展得非常快,因为它潜在的能够解决现代人面临的很多健康方面的问题。

  简单介绍一下我们3D支架有两个系列,一种是聚苯乙烯,我想简单介绍一下三维打印技术给我们带来的最大好处,你可以设计这个结构。这是一个四层的聚苯乙烯结构,每层用不同的颜色表示,第一层和第三层的排列正好错开位了,第二和第四层也是错开位了,聚苯乙烯材料本身是透明的材料,从上往下看可以看到四种颜色,什么意思呢?我们知道,你如果用不透明的材料做支架的话,你在显微镜下观察,很难看到细胞在里面生长的情况,就是我细胞种进去以后,养到什么程度,死了没有,长得什么样,你根本不知道。我们现在用了聚苯乙烯的培养皿,有一个巨大的优点就是你可以随时拿出来在光学显微镜下看,如果对它的生长不满意的话,可以放进去让它继续生长。我们设计了这种聚苯乙烯支架结构,就可以让你做同样的事情,你可以在光学显微镜下,通过调节聚焦的平台,可以一层一层看,这是非常独特的设计,只有3D打印可以做到这一点。

  我们知道细胞在支架上生长它可以受到孔隙率的影响、孔的大小的影响,所以现在有很多人自己在做组织工程支架,孔是不一样的、海绵状的各种各样的孔的结构,没有办法做统一的比较。所以,美国国立标准研究院把市面上所有的支架都拿来做了筛选,最后选定了3D打印做出来的支架,作为标准的组织工程参比支架。

  我们用3D打印技术制作可修复的血管支架,另外还有一个最大的领域就是可吸收支架,我国大概有将近一亿人有糖尿病,这些病人要么做搭桥,要么就是放一个支架,现在国际上很多公司都在做可吸收之际方面的研究,我们都不用做管子,直接用3D打印来做,这方面我们已经有专利了。

  另外,就是3D打印在组织工程上有很多应用,比如说对血管组织工程,很多病人放血管支架解决不了问题,他需要搭桥,有些情况还比较搭桥,搭桥的话,你就需要从身体别的部分取小一根血管。组织工程就是要解决这个问题,就是我能不能在体外培养出一段血管,你需要搭桥的话,不需要从别的部分取静脉

  我们现在面临的挑战是什么呢?我们现在的现状,包括我们讲的例子,包括我们公司的产品,我们3D打印能够解决一些目前解决不了的问题,比如说一些个性化产品,3D打印能够很精确的控制支架孔隙的大小,可以做细胞培养支架和可植入的产品,这是目前3D打印的优势所在。问题在什么地方?应用范围还不够广,昨天听了一些报告,就是说3D打印还不是一个替代性的技术,只适用于个性化的产品,大规模化的生产成本最低,所以这是我们现在面临的问题。

  另外,3D打印技术现在还比较慢,稍微打印大一点的东西比较费时间,有时候成本自然就会高。另外,你要是做个性化的植入,你做临床实验的时候,每个人病人植入的产品大小不一样,临床方案设计时,样本怎么统计,这都是现在面临的问题,我们下面还需要进行进一步探讨。

  未来的发展方向,目前我们现在有什么问题,我们就需要解决这些问题。所以说,我们希望将来有了这种需求,技术就会发展,进一步提高我们3D打印的速度,带来我们成本的下降。希望我们将来应用领域的发展、规模化的扩大,现在举一个简单的例子,血管支架这个东西应该每年是几十亿的规模的市场,如果这个东西能够成功的话,对我们3D打印会带来一个非常正面的影响。

  3D打印必须在医学方面必须是多学科的合作,我们刚才看到了,影像科学的发展、计算机数据处理、机电,我们现在现有的一些3D打印机是满足不了要求的,比如说我们公司机器完全是自己做的,需要你需要有机电方面的人才,还需要懂材料,所以多学科、交叉学科的合作,必须有合作才能走得更远,未来最重要的一点就是材料加工工艺的发展,适合于3D打印新材料,能够打印出来直接植入到人体的一些新材料,比如现在我们用的聚乳酸材料还不是最好的,今后是不是能打印更好的材料都在研究过程中。比如说我们做出来一个肌肉的形状、心脏的形状,摸起来能像肌肉和心脏,目前还做不到,这些都是我们未来要解决的问题。

  时间关系,我就简单介绍到这儿,谢谢大家!