生物3D打印步入應用期
2016年11月25日，西安交通大學先進外科技術與工程研究所研發人員史愛華操作設備打印可降解磁吻合環。當日，西安交通大學先進外科技術與工程研究所發布其自主研發的3D打印可降解磁吻合環。3D打印可降解磁吻合環技術特點是無須加工模具、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新外科手術。
3D打印技術被業界稱為推動21世紀醫療個性化、精準化、微創化和遠程化發展的重要技術支撐。我國生物3D打印呈現良好發展態勢，已在醫療模型、個性化醫療植入物、仿生組織修復、手術器械、藥物試驗等醫療領域獲得初步應用，未來或可用來制造活體組織和器官
發改委日前發布的《“十三五”生物產業發展規劃》提出，要推動3D打印技術在植入新產品中的應用。工信部賽迪研究院裝備工業研究所所長左世全接受《經濟日報》記者采訪時表示，我國生物3D打印呈現良好發展態勢，已在醫療模型、個性化醫療植入物、仿生組織修復、手術器械、藥物試驗等醫療領域獲得初步應用，未來或可用來制造活體組織和器官。
“這說明3D打印技術已上升到國家發展戰略的新高度，成為實現智能制造的重要抓手，需要大力發展。同時，技術的發展只有融入實體產業才能快速落地，和其他技術實行復合才有可發展的市場空間。”賽迪顧問分析師馬睿文告訴《經濟日報》記者。
生物產業新動能
3D打印，也稱增材制造。從理念上有別于傳統的生產制造，無需原坯和模具，就能直接根據計算機圖形數據，通過增加材料的方法生成任何形狀的物體，簡化產品的制造程序，縮短產品的研制周期，提高效率并降低成本。
據介紹，2015年我國3D打印產業規模為80億元，同比增長70%。隨著3D打印設備成本下降和配套服務完善，3D打印市場的應用領域將會不斷拓寬，未來幾年中國3D打印市場規模增速將高于全球水平。
3D打印技術在植入新產品中的應用，通常稱為生物3D打印，由于在醫療領域具有很好的發展前景，3D打印技術被業界稱為推動21世紀醫療個性化、精準化、微創化和遠程化發展的重要技術支撐。
“我國生物3D打印已經取得了一批基礎理論和技術研究成果，部分成果世界領先。”左世全介紹說，比如清華大學利用其研發的細胞3D打印技術，在世界上首次構建出體外三維腫瘤模型。廣州邁普、時代天使等產業化應用企業開始出現，醫用增材制造產品的臨床應用不斷增加。廣州邁普應用增材制造技術開發的硬腦膜產品——“睿膜”已獲得美國FDA及國家食品藥品監督管理總局的批準，在英國劍橋大學附屬醫院和我國的301醫院、協和醫院進行了上萬次臨床應用。
馬睿文認為，生物產業作為先進產業、綠色產業的代表，3D打印技術要選擇合理的發展方向，在高、精、尖領域取得突破，成為助力生物產業發展的新動能。同時，3D打印技術要面向產業鏈的下游環節，貼近市場、貼近需求，這也體現了當前供給側結構性改革以面向需求為前提的指導方針。
規模應用有待突破
2016年6月份，北京大學第三醫院成功為一名骨科脊索瘤患者切除五節段脊椎腫瘤，并利用世界首個3D打印多節段胸腰椎植入物完成長達19厘米大跨度椎體重建手術，標志著我國3D打印技術正式開啟人工椎體時代。
據馬睿文介紹，在醫療領域，3D打印技術目前已廣泛應用于骨外科、神經外科、整形外科、高端醫療器械零部件等領域中，但在組織工程學應用方面仍面臨許多技術難題。如在組織器官3D打印中的材料、細胞及生長因子精準配比技術及生物制造平臺技術等。
“生物3D打印技術在醫療領域的創新應用雖然具有很好發展前景，但目前成本仍比較高，速度、精度、產品耐用性尚需不斷提升，大規模應用還需要技術進一步創新和成熟。”左世全說，我國生物3D打印技術總體上還處于臨床試驗階段，創新能力還需進一步提高，醫療臨床應用還較少，產品注冊、市場準入等政策法規需要加快建立完善。
馬睿文表示，目前，3D打印技術在外科植入方面應用仍是修復、整形、修補、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技術的發展，如何解決打印材料的生物相容性成為3D打印技術植入新產品應用，特別是生物領域應用的關鍵問題。
左世全建議，還需在天然醫用材料、人工合成高分子材料、生物活性陶瓷材料和醫用金屬材料等一批醫用增材制造專用材料方面取得突破。同時，重點研制一批具有自主知識產權的仿生組織修復支架增材制造裝備、醫療個性化增材制造裝備和細胞活性材料增材制造裝備。
助力“中國智造”
3D打印技術契合工業4.0制造智能化、資源效率化和產品人性化的理念，因此成為國內外發展重點。“這場制造技術的革命，體現了信息技術與先進材料技術、數字制造技術的密切結合，是先進制造業的重要組成部分，是我國制造業升級發展的重要方向。”左世全說。
3D打印技術在消費電子業、航空業、汽車制造業、生物醫學以及個性化消費品等領域的商業化應用，將大大提高制造業的生產效率、生產精度，同時起到節材節能的良好效果。馬睿文表示，3D打印技術是完全具備軟性制造和個性化定制雙重優勢的專用技術，代表了中國制造生產力的革命和生產工具的革新，作為“中國制造2025”實現“智能生產”“智能工廠”和“智能物流”三大核心主題的關鍵技術，集合大規模生產和手工生產的特點，實現高效率、低成本的生產方式，代表著未來智能制造方向。
我國3D打印產業正處于導入后期到成長初期的過渡階段。一批科研機構在早期就跟蹤3D打印技術，而且部分技術達到了世界先進水平。其中，激光直接加工金屬技術已基本滿足特種零部件的機械性能要求，將優先應用于航天、航空裝備制造；生物細胞3D打印技術已可以制造立體的模擬生物組織，可為我國生物、醫學領域尖端科學研究提供關鍵技術支撐。
馬睿文說，目前我國能夠成熟應用的3D打印材料種類有限，急需加強3D打印特種材料、復合材料和高性能材料的工藝研發能力。3D打印設備的生產效率、制造精度以及針對具體加工材料和特定產品需求的產品加工能力也尚存不足，需要重點提升其核心競爭力。此外，國內企業在特種打印材料、高精度打印材料及高精度打印設備等產業鏈環節與國外先進水平還存在一定的差距。
“由于應用場景對產品需求的特殊性，3D打印技術必須根據實際需求對材料和加工工藝加以匹配。因此，主要企業經營模式多采取‘一條龍’策略，即業務涵蓋產業鏈各個環節，產業分工尚未形成。這些問題亟待解決。”馬睿文說。
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