●上海大学教授胡庆夕发言    

    张人佶:下一个报告人是胡庆夕,上海大学教授。    

    胡庆夕:我是来自上海大学的胡庆夕,我们团队主要是做有关生物3D打印装备方面的研究。我报告的题目是《生物3D打印综合成形工艺与装备》。

    我从四个方面,首先把我们单位的情况做一个简单的介绍。我们是从2001年开始围绕过去叫快速成形、快速模具,从那个时候开始这项工作。我们在3D打印方面应用了14年,在这个方面的研究也研究了14年。我们为企业服务数十万件,用3D打印。我们的装备,3D打印以及快速模具方面的装备有13台,包括一些我们工业用的软件,以及医学的软件。

    上面那个是一个应用的,我们的装备。在这个方面,现在显示的是我们在生物制造研究方面的。因为我们主要是做装备,包括后面要做实验,所以有生物的,以及辅助装备和自动化装备,以及细胞房和无菌打印室,验证我们的装备。我们这么多年来和上海组织工程研究中心、上海交大第九人民医院、瑞金医院、新华医院、中山医院、同济大学十院合作。下面这个是我们的题外话,这是我们做的真空注型方面的研究。大家都知道快速成形,或者叫3D打印,但是丢了一个快速模具。因为我们说做小批量都需要快速成形做一个样件,然后后面做小批量制作,那就是快速模具。我们在展位上很多人都问这个,搞不清楚这是什么,这是我们研发的,完全的自主知识产权。

    接下来把背景和意义介绍一下。刚才马教授也讲了,我们知道美国《时代》周刊把3D打印这个产业列入了美国十大增长最快的产业,而且我们习总书记在前一两周两院院士的报告上也点到了机器人、3D打印和人工智能制造技术。国家领导人点到了,那看来这个事会更热了。随着3D打印的发展,我们知道,3D打印开始进入了医学界。刚开始我们做模型,做一些模型给医院,后面就逐渐形成了一个全新的研究领域,这就是我们把工科和生命进行交叉,一个新型的学科出现了,就是我们说的搞生物3D打印了。这个方面全世界都在关注。

    关于生物3D打印,可能每个人的说法都不一样,我们也听到了一种说法,它是这样比喻的:“3D打印如果比喻成皇冠的话,生物3D打印就是皇冠上的明珠”。当然每个人的比喻都不一样,也就是说它可能是更高一个层次的研究,为我们人类将作出贡献的一个方面。因为我们提到组织工程器官的缺损,功能障碍,这是人类健康的主要危害之一,我们生物3D打印就在围绕这方面做工作。美国预测未来十年人工器官和功能组织的替代产品将达到50%,人造的器官潜在的市场就是4000亿。所以从这个方面也展示了这个巨大的应用前景。

    还有预言的,研究生物3D打印已经制造动脉,最早有望在五年内用于心脏的搭桥。还有预言,心脏和谷歌等更复杂的习惯将在十年内被打印出来,都是预言。还预言细胞从干细胞中分化出各种其它的细胞,制成生物墨水,一层一层的打印,建立肾脏。从这个方面也体现了生物3D打印在全世界的热。

    在3D打印方面,一个我们知道是用3D打印来制备组织工程支架,这个方面的研究很多人都做了。再一个方面就是研究新型的3D打印工艺和装备,两个方面的研究。那我们第一个方面,用3D打印,这个过程我们已经结束了,在2003-2005年的时候都是用3D打印。现在我们主要是做3D打印,就是生物3D打印。

    生物3D打印发展的瓶颈就是我们要研究新型装备,涉及的学科就很多。不光说做一个装备的机械、控制、计算机,这是我们做一般的装备,这三个领域。但是做这个装备,它牵扯的就多了。像我们说医学、生命、材料,都设计了,所以这个领域研究各个方面的研究人才都需要,所以它是个非常交叉的学科。

    最后我谈谈我们研究的成果,我们在这次展会上,可能很多专家教授也都看到了,我们研究是生物CAD/CAM/3D打印综合成形集成系统。我们这个系统的特点一个是综合成形的工艺,这里面包括3D打印的工艺,电纺丝的工艺,多细胞组装的工艺,不是单一的3D打印工艺。材料复合的结构形状包括多材料、多梯度、多尺度结合的一次成形。在技术方面,一体化复合支架的3D打印成形技术以及基于电喷射的多细胞打印技术,还有生物CAD/CAM。

    我们做的装备是想实现从CT扫描得到的数据通过这个系统到后面出现结构体,包括细胞打印,一体整个完成。实际上我们初步已经出现了,在我们展位上就已经有了。不能说完善,已经有了。

    我们主要分了两大系统,一个是生物CAD/CAM系统。从事机械领域的都知道,我们有一个机械的CAD/CAM,我们把它命名为生物的CAD/CAM,就是医学图像的处理,CAM就是我们加工路径的规划,再一个就是生物3D打印综合成形系统。适用的材料在这边,下面就是生物CAD和生物CAM两个部分。

    这是生物3D打印的综合成形系统,旁边还有一个历史,这是我们最早的设备,在去年的中国3D打印报告上我介绍的还是这个装备。我们在用这个装备的过程中自己研发,出现了新的装备。

    这是一段录像,可能到展位上就看到了。是建模部分。缺损部位的获取。这是我们做的第一步,新的要求在后面,目前实现的是到建模部分,包括路径规划、打印。多喷头的打印。可以做到几微米到几百微米,因为我们一般说3D打印要做几微米很难实现,但是我们这里面估计可以做到几微米到几百微米,整个这样一个大的空间范围内。这是到另外一个工位做电纺丝。这里面支架有宏观的,有微观的。微观就是刚才看到用电纺丝的来实现。在这里看到宏观孔,还有微观孔,可能大家看得不清楚。这是做血管。

    这是我们在做路径规划方面,以及做支架方面发表的一些文章,在一些著名的期刊上都发表了。这里有复合支架,有单尺度的,两种,下面做了一些对比,这是由上海第九人民医院提供的图片。这个是在做血管,因为现在医院有很多种方法,有用编制的、微压印的,以及金属的,我们做的是3D打印的,这是和新华医院的合作。

    再一个,我们做再生膜。一个是用单一材料PVA,做双层的时候就显得很致密,这里就用了两种材料来做疏松。对它做了拉力实验。这里是中空管,血管方向可以推进。这边是一个有序结构的,这个可能看不清楚。这个对于细胞的生长是有好处的,就是引导它往哪个方向发展。这个是电喷,这边就是电纺,大家可以看到电纺丝细胞在这个方向上,做了各种实验,这个也发表在期刊上。

    这是前一段我们做的人成纤维细胞,它用3D打印和没用3D打印进行的对比。这是第九人民医院做的实验,通过我们的机器进行打印。实验的结果他们感觉非常满意,通过这个装备来进行打印。这个是人的软骨细胞进行的对比,对比的结果也得到了他们的认可。

    再一个是在展药(音)上做的工作,这个是给瑞金医院合作。这个是刚刚开始探索,用生物3D打印来做,可能结果还不是很满意,因为我们刚刚在这方面用这个装备进行实验。

    最后总结一下我们这个系统,完全是自主开发的,没有任何别的技术在里面。再一个,实现了从CT一直到打印,就是建模到打印整个的过程。实现了挤出成形和静电喷射双工位,在这个系统上,可以进行挤出静电纺丝和电喷射的单一成形工艺或综合成形工艺的制品,实现微观、宏观以及宏微观结构的复合加工。适合的领域我就不说了,很多方面都在用这个装备进行探索。

    欢迎大家到这个地方看装备,谢谢大家。(C-94展位)    

    互动:用成骨细胞和软骨细胞,你也做了电纺丝的支架,你有试着做培养不同的细胞在支架上面吗?    

    胡庆夕:我们正在实验这两种细胞,通过3D打印,会不会对细胞产生影响,在九院做实验,他们进行分析,得到的结果他们认为是满意的,因为下面接着要做更多细胞通过3D打印来实现。    

    互动:您提的生物薄膜是用在什么方面的?    

    胡庆夕:血管。    

    互动:我想问一下,您在做这个3D打印细胞的时候,因为咱们做生物医学工程领域的都知道,在这个细胞培养的过程中,普通的放在体外的培养,尤其是静态培养条件下,一般培养大块组织上,它的细胞就没法获得营养。我现在想问,你打印的软骨,打印完以后,这个细胞在体外培养的活性和生成细胞有没有差别?怎样解决这个问题?    

    胡庆夕:刚才我也讲,在我们临出来前刚刚做了这个实验。    

    互动:您这个打印完细胞的活性和普通接种到支架上的细胞的活性有没有什么差别?    

    胡庆夕:这个现在因为没有做,我刚才讲了,我们现在做的就是两种细胞,一个是没有打印的,一个是打印的,打印完了前几天刚刚做了对比实验,刚刚做完,后面可能还要做更多的实验。首先验证能不能做,这是第一步,到底做了后面还有什么问题,那还要再探索。    

    互动:好,谢谢。

●杭州电子科学大学教授徐铭发言    

    张人佶:再一次感谢胡庆夕教授。下一个报告是徐铭恩教授,他是杭州电子科学大学教授、中国3D打印技术产业联盟副理事长。下面的报告大家压缩点时间,控制在一刻钟之内。    

    徐铭恩:大家上午好,下面由我来介绍一下我们的工作。首先介绍一下我们实验室,我们实验室是在2005年和清华大学合作一起成立的联合实验室,成立至今也有差不多9年了,我也是在清华大学开始我在生物3D打印技术领域的研究,张老师都是我非常尊敬的老师。

    Regenovo是我们近两年成立的公司,也希望给这个领域的科学家和医生提供一个系统化的解决方案。这是我们团队成员的情况,我们有一些生命科学领域的专家,也有计算机工程领域的、机械领域的专家,还有两位医生。

    整个生物3D打印是以计算机为基础,跟传统的3D打印相比,面向医学领域的3D打印,它用的材料和它最终的目的都不一样,所以也就产生了很多新的科学问题和技术问题需要解决。这个是Hod Lipson说的一句话,生物3D打印是3D打印技术最具潜力的应用领域。总结起来是三点,第一点是这个领域的市场规模特别大,第二点是这个领域对个性化制造的产品有非常强烈的需求,3D打印这种柔性化的制造技术在别的时候可能没有个性化需求,但是在医学领域非常多。还有就是医学产品是高附加值的,所以3D打印成本高,产品在医学领域可以卖得价格很高,所以没有问题。

    我们这个团队做的工作主要也是集中在这么三块地方,一个是生物3D打印设备,第二块是细胞3D打印技术,这个专门提出来讲,因为这块我们还是做了比较多的工作。第三个是生物3D打印在现有领域的应用。

    这个是我前前后后参与过的几个设备,这个是在清华大学参与开发的一个技术。这是我当时做的,用脂肪干细胞做的3D打印结构。这个是我当时在美国孙伟(音)教授实验室做的工作,这个是在一个普通的3D运行平台上,用一个气动的方式驱动。这是我们当时做的工作,给NASA做的人工肝脏的一个工作。这个是我们去年新做的一台设备,在做过几台设备之后,因为医生和搞生物科学的研究人对设备有他们特殊的需求,我们想能不能做出面向他们需求的设备,这个是我们做的。我们可以看到上面是在打印细胞,下面是在空中,这个是用生物材料凌空打印了一段弹簧。这个设备有这么几个特点,第一个是用固态的温控系统,保证了系统的小型化。第二是用双喷头,保证了可以用更多的材料进行生物3D打印。最后一个是面向医学和生物学应用的洁净化设计,我们整个系统保证尽量的能够光洁,能够自我清洁。

    然后我来介绍一下我们在细胞打印领域的工作。细胞打印能够做这个其实是有一个技术性的原理,自组织是一个很有意思的过程,怎么去调控它,有很多种方法,这里面有很多东西值得研究。这个是我们做的细胞组装过程当中解决的问题,一个是细胞成活率的问题。用一个设备把细胞打印出来是很简单的,但是想打出来是活的是很难的事情。活的很好解决,你要解决活的和这个结构至少能够维持一周以上,这是非常难的。我们一开始细胞存活率非常低,细胞在里面培养了三四天之后还都是一个个小圆球,如果一直保持小圆球,这个意味着细胞的活性是有问题的。看上面,如果细胞存活了,看右上那个图,细胞是会在材料中舒展开,它会跟边缘细胞抱起来形成一些结构。这个是存活后的。电子显微镜可以看到它会形成大量的纤维互相连接的结构。

    除了成活率这个问题,还有对细胞的调控。因为细胞是个活的东西,不是打印完了就行了。我们碰到这个问题,细胞在里面疯长,很多结构都是围绕功能设计的,你这样就没有意义了,所以还要控制细胞生长。还要控制细胞对这个结构的降解,因为我们所用的材料都是生物材料,细胞有时候会对材料进行降解。我们这方面做了好多年,逐渐的能够保证细胞存活,并且在里面长时间生长,最后细胞也能在里面进行比较好的可控性的分化。这是培养两周后的,我们所设计好的通道在里面都还保持着,绿色的都是细胞,都已经生长开了,和边上的细胞黏结在一起。

    这个通道表面的细胞呈一种特殊的分化状态,我们把它分化成了一个成熟的内皮细胞,内部的细胞呈现另外的状态。前面有个问题问打印之后材料内部的细胞怎么存活,我们知道营养物质和氧气的扩散可以扩散50微米,只要保证这个通道跟内部最深处细胞的距离不要超过50微米,就能保证内部细胞营养的提供了,这个是比较好的结果。

    总的来说,细胞3D打印有这么几个关键的问题。第一,打印对细胞的影响。除了我前面说的存活率,其实还有,比如说我们在美国的时候,我们在孙老师实验室,他对那个干细胞分化的影响,打印过程中产生的压力、压差对细胞的分化是有影响的。第二是结构的稳定性,一个东西打印出来,我们一开始最糟糕的情况是打印出来放到培养液中两个小时全部降解掉了,这个必须要长时间的维持,至少能维持到两周以上才有可能细胞分泌出来的蛋白把以前的蛋白替代掉,结构才能够保证下来。第三个就是细胞的诱导和调控,这个也很关键。因此细胞3D打印涉及设备、材料和对细胞调控的系统化技术,是一个非常系统的工程。

    在这个之后,这个是一个很基础的研究,我们要看一下生物3D打印技术现在有哪些应用。第一个应用是比较长远的应用,就是做人类组织器官的打印,然后是药物筛选领域,个性化医用植入等等。这个是人类组织器官衰老图,现在移植的需求非常大,在中国每年有150万患者需要移植,其中只有1万人可以等到器官,如果可以做出器官来,这是很有意思的工作。

    这个是我们做人工肝单元的工程,每一个功能结构跟它的功能都是有联系的,要搞清楚它们的关系,最后设计出我们所制造的肝单元可以打印出来的结构,将不同的细胞进行打印。打印完了之后也会有一个问题,比如说我们看中图这个东西就我们打出来的。结构设计得很巧妙,但是看不到里面打得怎么样,我们碰到这样的问题还是蛮多的,如果不能看到里面怎么样,很多实验没法往下做了。我们又提出要用一个光学的方法能够无损的检测到内部的结构,就是右上角的图,我们花了100多万做这个系统。最后我们做下来,细胞在里面生长非常良好。这是几个关键的功能,这个能维持八周以上。

    除了这部分工作以外,这个还要15到20年,也许要20年以后才能成功。这是我们做的比较多的工作,我们将这个技术用在药物的筛选上。现在在制药工业,一个新药开发完成大概需要8亿美元,费时10年。我们现在筛选的方法有问题,一种是体外的分子模型,这个有个问题,这种模型脱离了体内的整体环境。第二是用动物模型,动物跟人之间是有种间差的,动物身上有效果的药物到人身上未必有效果。我们提出用3D打印的技术来制造人工的这些组织器官,用人的细胞,最后做出来的系统可以用来药物筛选,可以弥补前面两个系统的毛病。

    这是做的第一个尝试,做代谢综合症的模型。因为代谢综合症包括肥胖、糖尿病、高血压、高血脂。病因是由于我们体内能量代谢调控系统出问题了,体内能量代谢调控主要是由脂肪和胰岛构成一个复杂的调控网络来进行调控。我们想尝试子体外构建这个系统,我们做了一个体外人工脂肪,然后再把胰岛放在特殊的位置,最后把这个系统做出来,用高浓度的葡萄糖来培养。

    其它的我们还建立了一些肿瘤的模型,还有一个肝脏药物的模型。除了这个以外,我们在这个过程中也发现可以控制细胞在里面的一些特异性的分化,比如说表面的细胞怎么分化,内部的细胞怎么分化,这也是一些自我组织的调控。可以发现这个模型能够非常好的仿真人类糖尿病胰岛素分泌的病理过程。我们也尝试把细胞打印在芯片上,把打印和芯片结合在一起。这个是我们的结果。

    除了这个以外,在这个领域,个性化的医用植物的3D打印也是非常有价值的。我们可以通过病人数据重建他的模型,用3D打印技术把它打印出来。这是我们把支架植入动物的数据,支架中设计的每个孔都有血管长进去了,保证了这个支架很好的血管化,保证了骨组织的生成。除了这个以外,我们做了通过病人数据重建之后来打印,医生可以通过这个模型进行手术方案设计和实际操作训练。这个是我们做的另外一部分工作,这个是动物实验,这个是一个下颚修复实验。

    除了这个以外,我们也可以做个性化假肢、假体的3D打印。这是我们做的一个手,大家在展会可以看到我们的手在展示,用3D打印技术做的,非常灵活,这个手可以给残疾人使用。所以3D打印也给很多研究提供了一些新的技术。

    因为我看到时间很紧了,我到这里就结束了。最后有个结语,这个领域我觉得有非常大的前景。但是器官的实现还要15年以上的时间,在药物开发和个性化医疗等领域可以应用。这个领域涉及很多方面的学科,所以说我希望我们大家可以一起合作,发挥各自的特长,互相支持,这样才能够推动3D打印技术更快的在生物医学领域的应用。谢谢大家。    

    互动:想请教一个问题,我们如果只是做比较薄的二维细胞打印,相对这个技术难度会低一些。但是当我们做生物结构体体积相对大的,含有多的活细胞结构体的时候,这个细胞被打进去以后,它的代谢问题。刚才虽然您讲了在50微米的范围它可以很好的代谢,但是如何保证在一个大体积的结构体内部形成有50微米的管道形成的网络结构,来保证这个细胞在结构体里很好的代谢存活?    

    徐铭恩:其实这也是3D打印的优势所在。我可以设计好所有的通道,然后保证这些通道到这个组织的各个位置,其它的制造技术也许制造不出来,但是3D打印技术可以保证这些通道全能够打印出来,液体能够从这些通道流过去,组织中的每一个细胞都能够得到养分,排掉废物。    

    互动:这种管状的这种结构,现在的3D打印技术,从现在可以看到的,您觉得什么样的设备可以实现这样的结构?    

    徐铭恩:这个可以做,因为100微米的通道用3D打印完全可以做得出来。我通道是100微米,50微米只是保证通道表面的面积跟材料深部细胞的距离不要超过50微米。    

    互动:谢谢。

北京工业大学激光工程学院教授陈继民发言    

    张人佶:再一次用掌声感谢徐铭恩教授。下一个是陈继民教授,他是北京工业大学激光工程学院的教授。    

    陈继民:大家上午好。我今天给大家讲的是数字化医疗3D打印技术的应用,主要是有以下几个。因为我们知道3D打印本身适合于个性化的,在个性化有几个方面,一个是航空航天的领域,还有就是文化创意领域,以及生物医疗领域。在这块,因为北京市科委也是根据国家总体的战略,我们重点做了以下三个方面的工作。

    一个方面就是属于三航领域,这个领域是由我们的王华民(音)教授在北航牵头来做。另外一项工作就是作为医疗健康领域,这块是由我们北京工业大学牵头来做。另外还有一个属于文化创意领域,是另外一家单位在做。

    我们做的生物医疗领域,从简单到复杂来说应该分成这么几个层次。离人体越近的要求越高,相对来说远一点的简单,并且比较容易实现。比如说3D打印人体的模型,咱们在做实验的过程中,或者是在做手术之前,为了降低手术风险,把这个模型打出来,这样比纯粹依靠现在的大夫,依靠CT图片、图像做手术相对来说比较直观,或者在手术之前做一些规划。

    另外一块,离人体更近一步的就是做手术过程中有一些医疗的辅助工具,这个地方就需要用到一些导板。这是一个例子,种植牙的时候要把牙齿种进去,为了种得比较准确,现在打一个导板,导板出来以后这个牙齿能够非常准确的植进去。另外一块是更深层的,装到人体里面去了,这一块需要更高的技术含量。但是相对来说应用目前来说还有一定的距离。还有一个层次就是刚才很多教授介绍的,要做一些组织支架、器官打印。

    我们现在医疗上要进行打印,实际上涉及到很多方面,其中一个就是我们说的材料。材料在使用的过程中,根据你的用途,有的用树脂,有的用粉末,有的用金属。这一块材料在做种植体的过程中,表面要有一层生物活性材料,再喷上去。另外一个,除了材料以外,还要有一些控制技术,这个控制技术当然包括一些设备和成套的关键零部件。此外,还有一个软件。这三个方面的环节缺一个都不行。

    我们想讲的就是目前3D打印在医疗上面到底有多大的市场空间。这个地方有个数据,这是2012年的数据,我相信对目前3D打印热心的企业家比较感兴趣,因为他们现在觉得忽悠的成分比较多,觉得做3D打印并不赚钱,但实际上2012年的数据说终止牙这一个领域,种一个牙在我们国内大概是25万颗,台湾地区只有25万颗,韩国数据是100万颗。种一颗牙,好像现在便宜的也要1万块钱一个,这个实际上就是一个巨大的市场空间。传统的方法来进行种植牙的话,全靠医生的经验来种,很容易出现把牙齿种歪的情况。种歪的时候作为病人来说可能并不知道,但实际上在长期的使用过程中,牙齿就会产生松动、脱落,就有一定的潜在风险。

    还有一项,如果我们采用导板的技术,其实这个导板技术实现起来比较简单,就是这么一个简单的形状。借助这么一个简单打印出来的形状,就很容易把这个牙种得很精确。对病人来说,他的花费并不会增加太多。

    还有一个比较广阔的空间,比如说医生在做手术的过程中,我们知道做加工的时候需要一个假具,其实人体在做实验的时候也是一样需要一个假具,这就是在做辅助器械这一块有非常大的市场空间。在这个地方,我们想介绍的是我们开展的一项工作,这项工作就是在治疗肿瘤上的一个3D打印应用。这一块是国内最先提出来的,并且目前已经在医院里面做了一些临床实验,目前申报的就是一个医疗许可证。我们知道肿瘤一般来说就是几种方案,手术、放疗、化疗、中药、生物等等。目前放疗、化疗应该说是最常用的,我们这个地方用的是一种内放疗,跟外放疗不太一样的地方就是要把放射性的粒子植入到肿瘤体里面去,不像目前外放疗的方法,对人体的正常组织不会有这么大的副作用。我们现在一个放疗下来,基本上癌细胞杀死的同时,人本身也被杀得差不多了。如果我们采用这种内放疗,把放射性的直接植入到肿瘤体里面,只杀肿瘤,而不杀正常的组织。这种方法早就有人提出来,但是现在的问题是怎么样能够根据肿瘤的大小和形状把这样一颗颗的粒子植入进去。因为本身粒子杀死癌细胞的空间范围是有限的,我们要做一个规划,根据每个人肿瘤大小形状不一样,我要植多少颗粒子进去。这个应该比较容易实现,但是问题就在肿瘤是一个三维的东西,而且我们怎么样把这一颗颗的粒子精确的按照前面的设计植进去,这套方案不太容易实现。这套方案实际上在国外也有,只不过这套方案相对来说太复杂,而且本身成本也太贵,国内在引入这项技术的同时,由于整个配套系统比较难掌握,所以国内在治疗肿瘤的效果并不是太好。

    如果想把这个粒子精确的按照我们的需要植进去,能够真正像理论模拟的那么好的话,那么这个肿瘤治疗效果应该是很好的。我们提出来用3D打印的方法来进行植入,怎么进行3D打印呢?首先我们根据肿瘤的一般做CT扫描的图片,或者核磁共振的二维图进行重构,我们在上面进行一些设计,把这么一颗颗的粒子排布到肿瘤体里面去。接下来的问题就是我们要做一个导板,这个导板就是根据我们前面的设计,因为我们在做植入手术的时候都是一些微创的方法,所谓微创就是把一颗颗的肿瘤按照针,沿着这个方向给它穿刺进去以后,把肿瘤放在那个位置。把这个打印出来以后,我们在手术的过程中一颗颗的针插进去就可以达到我们前面讲的效果。这一块我们植入进去以后,完全可以达到前面设计的要求,这样做出来的效果就非常好。这是一个例子,经过粒子植入以后,这么大的一块肿瘤基本上都不见了,剩下的都是那些粒子,粒子慢慢消失。这一块效果应该是得到了同行的认可。

    与此同时,我们做这项工作的时候也自己开发了一项自己用来3D打印的机器。作为医生来说,我设计好以后马上可以打出来。

    目前主要的问题其实应不是技术上的障碍,因为我们做临床实验效果也比较好。现在问题就是要临床取证,这是一个问题。另外一个问题就是设计人员,他要对医生非常了解,同时对工程打印这一块也要比较清楚,所以这一块相对来说可能缺乏。还有就是我们要做这一块工作的话,它要涉及到各个方面,比如说我们打印要医用的导板,目前来说我们都是用国外进口的材料,还有装备、软件等等一系列的问题。

    因为时间关系,我就不多说了,谢谢大家。

●新加坡Prototype.Asia首席执行官Benoit Valin发言        

    张人佶:让我们再次以掌声感谢陈继民教授。下面是Benoit Valin,他是新加坡Prototype.Asia公司的首席执行官。    

    Benoit Valin:大家早上好,我的名字叫Benoit,我是新加坡Prototype.Asia公司的CEO,可以说我们在东南亚是一个规模非常大的3D打印技术公司。我今天想给大家讲讲3D打印技术在生物医学领域的应用。

    我们并不是一个研究机构,跟任何大学都没有合作关系,所以说我想给大家呈现一些在市场上的应用情况。

    先介绍一下我自己的情况,我是在中国和亚洲地区生活了超过10年,并且我在一些药用、食用药品的创新技术当中工作了12年,并且我想找到更多的设备和工具来促进更多手术使用这样的3D应用,并且我已经申请了许多专利。同样我们已经为新加坡、文莱这样国家的3D打印技术构建起了方案,大家有任何方面的问题,可以向我提出。

    这有一个非常有名的说法,就是当智者伸出手指指向月亮的时候,愚者却朝着智者的手指望过去。我仍然相信在3D打印技术世界当中一些3D打印机并不是一个月亮,而是一个指向月亮的手指。我想解释一下,这样的应用本身是比3D打印机更加重要的,3D打印机不会变化,但是这样的应用会发生变化。尽管我们能够应用很多先进的技术,如果我们没有能够利用这样的技术做到更好的应用来解决世界上棘手的问题,可以说它也是徒然的。

    我们与许多产业人员,与人员、行业领导者共同合作来更好的应用3D技术来改变世界,并且能够对社会、医疗产生积极健康的影响。同样,我想很快的发言,如果大家有问题在茶歇的时候可以跟我进行交流。有些非常有名的应用,在医疗领域的应用,包括了这样一些图片上的信息。我们看到在医疗领域,我们有许多的植入技术,还有一些手术指南,还有一些工具。同样,在牙科领域我们有许多的植入技术,还有一些牙骨模型。在实验科学方面,我们有不同的设备、工具,这样的一些技术和工具可以帮助我们在各个领域创造更多的突破。还有教育领域有许多的学习模型,还有一些医学的应用模型。

    在一些教育、医疗、实验科学,这是在东南亚非常前景的发展学科,这些都对社会带来了最大的影响,因为它非常容易引起到社会的很多行业当中。我们现在医学模型,还有一些学习工具方面能够怎样利用3D打印呢?我们可以生产出一些最仿真的医学模型,可以通过CPDA的数据了解病人到底有怎样的病患,了解他们的疾苦。

    我想跳过这几张图片。举例来说,从一些图像数据上面我们可以得到一些相关的医学成像数据应用在植入过程中。还有就是我们可以在体外进行很多的工作,所以尽量的来减少在体内的操作过程和环节。在诊断方面,我们也希望能够通过一些非常可行的方式来设计出这些形状,然后更好的让医生来了解病人的情况如何。在这个领域我们也可以进行很多合作,比如说我们可以见到在新加坡和美国的医生之间都会经常来传输一些数据的情况,来共同设计一些植入器官的程序和步骤。

    在全世界,大家都希望能够通过3D打印技术实现手术的计划,同时可以在体外模拟一些情况来进行手术的设计。我们能够设计一些和人体器官类似的模型,并且去模拟这些器官的工作情况。

    这是一些医学方面的相关工具,我们在这个工具方面能够做的就是我们希望能够分享一些最佳的实践。比如说在手术程序上,操作最好的医生我们能够根据他们的经验做更多的在同样手术程序中要使用这些设备的生产。举一个例子,我们在新加坡的一项工作就是去设计一些工具来非常有效的从老鼠的身上提取一些纤维,这种方法能够非常的快速,而且非常的高效,尤其和以前传统的方法比较起来效率非常高。

    我们做这个工作的原因就是我们希望能够确保医生在做手术的时候增加成功率,这就意味着穿入的时间更短,患者的痛苦更低。比如说病人可能会想我生活在这个地方,但是最好的医生并不在我生活的这个区域,所以通过这样的方法,我们可以在全世界寻找最优秀的医生做这个手术。同时我们也可以把这些手术的方法能够和这些手术使用的工具结合在一起,最后能够得到一个比较好的结果。我们可以通过这些方法来减少在修复和复原方面的成本,减轻病人的痛苦。

    非常抱歉,我的演讲非常快,如果大家有问题想和我讨论,可以在茶歇的时候来找我,谢谢大家。

●四川大学华西医院生物治疗国家重点实验室苟马玲发言    

    张人佶:下面我们请苟马玲教授报告,他是四川大学华西医院生物医疗国家重点实验室副研究员。    

    苟马玲:大家上午好,我是来自四川大学华西医院生物治疗国家重点实验室的苟马玲,今天我给大家汇报的题目是3D打印与药物研发。因为时间关系,我就汇报快一点。

    新药研发是战略性新兴产业,在今年全球市场有望突破1万亿美元。从这个排行榜可以看到一个药在一年就可以卖到接近100亿美金,所以大家投新药研发这个领域是一个高投入高回报的领域。目前在我们这个单位建成了从新发现到药物研发到中试生产等一系列关键技术平台,形成了药物研发的技术链。3D打印是当前国际上的热点,各个政府包括领导人都很重视,我国政府也将3D打印技术列为了下一步重点突破的领域。3D打印技术在生物医学领域有独特的应用,从一定程度上讲,3D打印现在受到世界各国领导人的关注、重视,也跟3D打印技术在生物医学取得重大进展有关系。

    从应用角度上讲,3D打印技术大致可以分为五个方面。一个是3D打印模型,我们华西医院也将3D打印用于构建疾病模型,这些模型可用于医学教学、病例讨论等。第二方面是3D打印的医疗器材,比如说假肢。第三方面,3D打印用于组织功能产品,比如说下颌骨、器官支架、颅骨,这些都已经进入临床,其中部分是可降解,部分也是不可降解,因为它主要的功能就是发挥一个支架的作用。第四方面主要是3D打印活体组织和器官。

    下面我就重点给大家汇报一下3D打印助推新药研发。新药研发涉及多个环节,我们认为3D打印在新药研发的各个环节都有重要的应用,从八个方面介绍。

    第一,药物发现方面,干细胞是当前研究的热点,但是干细胞的微环境是影响干细胞功能的重要因素,目前什么样的微环境可以引起什么样的干细胞分化,我们都不清楚,我们可以用3D打印构建特殊的干细胞微环境,发现新的药物治疗靶标。

    第二个,可以和计算机辅助药物设计相结合,可以通过分子对接的方式研究药物和靶点相互作用,可以更加直观的了解药物和蛋白质分子的作用、结构、空间,进一步探讨它的机理,有助于发现新的药物。

    第三,3D打印技术和药物筛选。我们需要模拟3D打印体内环境,研究体内的机理,筛选新鲜的药物。同时,可以做3D的分析装置,进行高技术集成,形成一个高通量的药物筛选平台。

    第四,药物的制备方面。比如说最近美国研究发现,他们将3D打印的头上安了一个微反应器,这样可以实时打印出药物,可用于程序化药物治疗。还有,现在纳米药物很热,大家知道纳米药物的质量控制是个问题,每次之间差异很大,利用3D打印技术我们可以解决批次与批次之间差异的问题。

    第五,药物导入。大分子药物进入细胞是一个难题,目前需要采用一些导入系统,比如说纳米材料,比如说脂质体,这些对细胞或多或少有一些伤害。

    第六方面,我们可以利用3D打印做成多层包衣,实现精确控制释放。

    第七方面,给药。小时候知道打针是很疼的事情,现在可以利用3D打印做成微型针,它是一种非常细的针,穿过皮肤的时候我们没有痛觉,这样解决了小孩对抗治疗的问题。同时我们可以做透皮给药,有助于研发新的透皮疫苗。

    第八,药物评价。比如说做微型肝脏评估肝脏对药物的代谢,我们做3D打印的角膜,评估药物对角膜的刺激性。比如说我们打印一个血管,让里面的血液流动起来,模拟在血液状态下细胞对药物的摄取。因为目前的研究都是在培养板里面,是静态的条件下评估细胞对药物的摄取。

    我们华西医院在医学院建立了生物3D打印技术平台。进一步我们也正在和美国加州大学、清华大学等开展合作研究。最近我们在将纳米技术与生物3D打印方面取得了一系列进展。我们知道纳米技术有两个重要的功能,一个是结合生物核心物质,一个是释放生物核心物质,我们可以利用这两个功能开发新型的器械、药物、装置。比如我们将纳米技术和3D打印结合,制备复合梯度材料,通常使用的细胞培养机制是水溶性的,我们可以利用纳米材料首先包裹生长因子,然后再放到3D打印中,这样为我们构建新型的生物复合梯度材料提供了新技术。

    第二方面,跟细胞培养载体相结合,我们将纳米的磁性颗粒放到微载体中。第三方面,3D打印角膜方面,角膜是比较简单的组织,3D打印技术可以很好的应用在其中。但是目前的材料很难去跟真正的角膜医学性能匹配,所以我们用了一个纳米纤维增强水凝胶材料更好的去满足角膜的机械性能。第四个应用,这是我们最近的研究,我们利用3D打印技术和纳米技术结合研发了一种类肝的装置用于解毒。我们的设想就是利用3D打印技术制造一个类肝结构,进一步用纳米材料代替肝脏细胞清除毒素。穿孔毒素是一种最常见的多肽毒素之一,它的作用位点是细胞膜,所以我们可以发展一种基于作用位点的解毒策略。目前研究也表明,细胞膜是可以结合和中和穿孔毒素的,我们设计一种可以模拟细胞膜的新型纳米材料,这种纳米材料可以结合毒素,并且这个材料还有一个特点,一遇到毒素就会发出银光,可以探测毒素。并且结合了毒素以后,毒素的毒力就下降。进一步我们利用3D打印技术将这种材料装配到3D打印的水凝胶中,使这个纳米材料可以取回。我们打印了不同的形状,发现了它的表面积对它的毒素扩散到水凝胶内部与纳米材料结合的效率是有影响的。

    最后我们模拟的肝脏的结构,做出了一个3D打印的肝脏,里面含有纳米,纳米代替肝脏细胞的功能。这个研究为新型仿真材料和毒素清除装置提供了新思路,该研究受到了国际上的重视,目前有60多家媒体对该研究进展进行了报道。四川大学目前正在建立一个生物治疗转换医学重大设施,目前我们正在围绕着生物医学应用及产品开发,以应用为导向,发展一系列的3D打印技术及产品开发。

    最后我想说的是,希望大家重视生物3D打印技术,生物3D打印技术为个性化医疗提供了新的手段,但生物3D打印技术本身也是个性化的,所以我们一定要注重在发展3D打印技术的时候,注重医学应用的导向。谢谢大家。

●天津微深科技有限公司总经理肖国栋发言    

    张人佶:下面进行最后一位,肖国栋总经理,他是天津微深科技有限公司总经理、中国3D打印技术产业联盟理事。    

    肖国栋:我跟其他几位专家们讲的不同,我只是讲3D打印我们公司做的一些具体的工作,就是在人工脑膜补片。主要介绍一下人工硬膜,可能有些人熟悉点,刚才胡老师不是做膜嘛,我问了一下,大部分人工硬膜是一个很小的市场,市场容量一年应该有七八亿。

    现有的人工硬膜补片的特点,牛跟腱的一些胶原蛋白、朱、牛心包膜。美国对人工补片的要求主要是能够防止脑脊液渗漏,能够被机体吸收,具有足够延展性及强度,不会引起机体排异反应。

    现在人工硬膜的主要缺点我就不一一细说了,主要是不被降解,容易发生脑脊液渗漏,造成术后感染,生物强度相对差一些。这是国际上主要的几大人工硬膜补片厂商对比,大家可以看到,所有“否”的就是所有提到的缺点都在这里,现在没有一个完美的膜片是OK的,强生现在做得最好。这是人工硬膜补片当前的市场售价,这个蓝色线生物型硬脑膜补片是4300,再往上是8500,这个价格非常高,因为这个市场很少人进来。刚才有人提到3D打印机本身并不是有多大的价值,但是它所干的事情有很大的价值。

    这是我们设计的3D硬膜打印机,膜是可以选择的,尺寸和厚度根据规范要求可以直接打印。这是机器外形,右侧是打印的膜片。这是做的一些强度实验。目前红色的部分,也就是厚度的部分,是下一步我们要攻关的重点,要非常的均匀。人工硬膜通过3D打印方式有一个重大的优势,热熔成型,成本比较低。原来为什么卖得那么贵?成膜的过程中通常有20道左右化学试剂要引入,所以大部分来讲它存在一些有毒害物质的残留,而3D打印基本上把这种略掉了,这是一种新方式。材料主要是PPTO。这是我们打印的几个膜,微观的照片我这里没有。

    强生人工硬膜的两大优点,一个是有一个羊毛层,上面立于组织细胞生长。第二就是有一个镀层,里面有一个光洁面,羊毛层是帮助组织细胞重复生长的。这两点通过3D打印可以一下子打出来,我觉得3D打印这块在生物医学上的应用很多,我们公司只是做了一点工作,也希望大家多提提意见。右侧的图是麻省理工做的人工血管,这边是人工的补丁,基于这些材料还可以做其它的工作。也欢迎大家有什么事情可以跟我们交流,直接找我们。谢谢大家。    

    张人佶:上午的报告就到此结束,下面是茶歇时间。

●美国Drexel大学的教授Jack Zhou发言    

    杨永强:我们的对话专题马上开始,首先我介绍一下我们今天参加对话的嘉宾。第一位是来自美国Drexel大学的教授Jack Zhou先生,他是我们中国3D打印技术产业联盟副理事长。第二位是来自解放军总医院全军骨科研究所的彭江主任。第三位是来自北京大学第三医院的余家阔教授。第四位是来自斯洛文尼亚的Igor Drstvensek教授。第五位是江阴瑞间生物科技公司总裁,也是我们中国3D打印技术产业联盟的副理事长刘青先生。

    现在我们的对话正式开始,大家前面的报告也都听到了,关于生物制造的3D打印,或者说3D打印在生物医学当中的应用现在有很多研究成果,或者说研究的方向。应该说3D打印技术在医学领域的应用是非常重要的,它是在航空航天、工业方面以外的第三个大的市场。尤其是在跟人有关的,包括硬组织修复的3D打印,包括前面有几位专家提到的软组织3D打印,尤其在制药领域3D打印的应用,应该说是非常有挑战性和有突破的。首先我们请Jack Zhou教授给我们介绍一下3D打印技术,要实现器官移植、细胞培育这个路还有多远,有请Jack Zhou教授。    

    Jack Zhou:这个题目很大,一下两下讲不清楚,所以我把3D打印,我们叫3D打印在生物医学技术中的应用,这个方面,特别是落实到器官移植,或者是细胞打印,要多远才能实现。

    我现在说3D打印在生物医学工程中的应用,在中国的发展已经有一些很好的成绩了,但是还是很不足,范围很小,深度还有待提高。特别是美国3D打印在生物医学工程上的应用起步比较早,深度比较深,而且是整个社会和国家投入很大,比任何企业都大,所以它的影响和它的重要性是无可与中国比拟的。这是第一方面。

    第二,现在它到底到了一个什么程度。我接触生物医学工作中的应用,在90年代就已经接触了。搞了这么长时间,到底进步了多少?到现在可以这样说,3D打印在这个领域的应用已经看到了很好的前景,可以说遍地开花,在什么方向我们都在试制,在许多方向我们都在研究。从前头的介绍我们看到了,可以用到骨骼,可以用到心脏、肝脏、细胞培植。但是问题是什么呢?这个东西要应用到人体,我们活生生一个人要被3D打印或者是人工制造的器官,或者是零件,或者是支架,植入人体,这不是一个小事,它要经过很多的实验、研究,确保完全无误以后才能应用它。

    从3D打印这个技术来说它发展也就这么几十年,用到生物医学工程,我现在可以这样说,在一些要求不太高的地方,或者再转一下说,在一些不是直接进入体内,而是做辅助性的,或者是体外的一些生物医学器械的3D打印应用,现在应用的已经很多。做外面的支架,做模拟,做这些东西的很多。但是一旦要植入人体,这就要经过很多的细胞培养和实验。刚才大家也看到做出耳朵等等,这些都是在实验室,有的是成功了,有的并没成功。这个问题要回答的话,我可以这样说,现在完全植入到人体的人工器官还是没有到那个时候,还需要多长时间呢?如果是比较保守的来说,起码需要10到15年,这是保守的来说。因为这不是个小事情,进到人体以后有没有排异,它能不能生存,这是一个很复杂的事情,要做大量的实验才能得到。可喜的部分就是在中国,特别是在美国,我们可以列一个表,所有的人工器官我们用3D打印,在实验室里头都已经进行了,你说打个鼻子、打个耳朵,那都是太简单了,我们打个心脏,打个肝脏,这些在国外都已经有。但是一旦要进入人体,真正的成为一个产品,还需要很长的路走。

    第二个,刚才提到细胞打印。在3D打印中用到生物医学,特别是用到人体植入器官有两种,一种是我先做一个支架。比方说我有一个小组在做肝脏研究,先把肝脏的形状,哪一块要换掉,把它扫描下来,或者把它设计出来以后,把它用生物材料做成支架,放到人体中。然后把细胞再植入上去,做好了以后把细胞放到上头,让细胞喜欢这个地方,它在那可以成长。如果是所有条件都好,慢慢的有可能先在营养液里头成长,都很好的话再植入体内,和体内和谐也会成长,这种是一种植入方法。

    还有一种植入方法就是刚才说的细胞打印。细胞打印就是不要这个支架,我们直接就用细胞混合到一块打你的心脏、肝脏,直接打印出来以后细胞就已经是你的组成零件,已经是整个机体在里头。这种按照科学道理来说,它比刚才我说的支架在植入细胞要更理想一点,更真实一点。刚才我说支架植入细胞只能在表面,深入不到里头去。但是刚才说的细胞打印,它就是你的细胞在哪,我们就把它打到哪个地方,完全是一个活体打印。这个难度就更高,有很多人说我们现在在做细胞打印,仔细一问,说不好听的叫胡扯,或者是吹牛。走到那一看机子就不对,这样打首先要有很好的消毒系统,你连这个系统都没有,细菌什么的都进去了,整个外围设备一看就知道是不是真正能够打印细胞的。另一个,细胞是很娇嫩的,而且打印的时候一直要保持它能成活,实际上你打出来大多数是死细胞,你最大的问题要保证它怎么能成活,你要让它有营养液,有生长素,都在那,而且打印出来以后部首任何创伤,它很嫩,这个东西是很难。细胞打印要成功的话,我刚才保守的说要10到15年,这个起码得20到30年,能够真正的用。

    但是有许许多多的个例,你说报道上说了都已经可以用了,这是个例,或者是一种实验性的研究。但是所有这些不排除这是一个很好的方向,而且说不定奇迹会发生,如果我们这些所有对3D打印感兴趣的人能够促动它在技术上大踏步的前进,说不定这个时间可以缩短。但是保守的说,我说要有10年到15年,或者20年到30年的时间去慢慢研究,去等待。这个方面着急不行,是生命相关的东西。谢谢。

    

    杨永强:谢谢Jack Zhou教授。他谈到的器官移植也好,细胞培养也好,他的观点是还要相当长的时间,有相当长的路要走。我有个问题想问Jack Zhou教授,在美国他们有人报道做了膀胱,这个影响比较大,一个小女孩的膀胱替换了,用3D打印的办法,用她的细胞打印出来一个膀胱。我还看到一些报道,也是在美国,一个肾脏,有一个小伙子培养了一个肾脏装进去,也是成功了。这个应该是一个实验性质的,那就是说从这方面来看,我觉得还是比较有希望的。在这一方面,你能不能给我们讲一下它的难点在哪里,现在已经有适用的案例了,为什么路还要这么长?    

    Jack Zhou:这是个很好的问题。刚才我说了,之所以它现在还没有进入市场,不能作为一个产品,一个是本身在科学技术上,在生物技术上,还有许许多多的东西我们不知道,还没有解决。所以我们可能做的只是从外表上,从我们理解上的,现在这个肝脏、膀胱,刚才说的个例就是在医院里头发现这个人得了很重的病,如果不给他换马上就要死掉,没有办法了,我们赶快做一个补救,做了这种个例,有可能做了,有可能它也就成功了,或者暂时成功了,可以在移植进去以后起到一定的作用,这个人暂时能够生存了。

    但是能够生存多长时间,你这个取代的器官是不是正常在运作,它会不会产生其它的副作用,或者是产生一些其它的毒素出来,我们都不知道,因为这个要时间,慢慢发展以后,检验出来以后才知道。像现在我们做的研究就是我们发现了一个新材料,我们说它很好,可以用到人体的器官上。第一步要做的就是这个材料你先证明它有生物相容性、生物降解性,而且可以用3D打印做成人体器官,这个很容易。然后我们在体外做一些实验,发现成功了,用细胞液培养出来,它在那还可以短期的成活,我们说这个成功了,就可以把它暂时的移植到人体内。

    但是你这个材料在长期会不会产生其它的一些副产品,这个材料是不是和人体的哪些部分反应结合了以后又产生了毒素。这个东西现在不能说,现在要求必须最少有三到五年积累的经验、数据以后,才说这个材料看来是不错。但是一个人要成活,最少要成活几十年,你说这个东西还要跟踪几十年才能确定这个东西是不是真的好,所以它的时间性长。

    难度性在哪?人体的每一个器官,不是说光有一个外观,内部的血管、神经、元素、细胞都是非常复杂的,简直是不可想象的复杂。你有限的技术做出来的东西怎么能够代替无限复杂的东西呢?我们寄希望于前面谈的干细胞、细胞,寄希望于这些细胞进入到人体后把组织慢慢改变,就变成了一个自然的体内生物器官,而不是植入的这个东西,这样才能达到最理想的境界。这些东西都需要研究,都需要转换,都需要观察,都需要时间。更主要的,我们大家也知道,需要经费,需要钱去慢慢把它研究出来。

    我刚才说,美国做医疗医学的研究投资是最大的,所以它的发展在这些方面就快得多。我们国家也在很快的跟上,整个这个是很有前景,而且是必须走的路。为什么呢?人体的健康、人体的生命,这是第一大事,你不解决这个事解决什么?但是这个第一大事也就是第一大的困难,很难解决。好处是我们的3D打印在这方面已前瞻性的很多研究已经出来了,实验室个体的应用实例,每天在新闻上,特别是美国特别有一个3D打印技术新闻,每天都可以看一些新的东西出来,特别是和生物医疗有关的,但是这些所有的只是慢慢积累,慢慢最后让它变成一个成功的技术和成功的产品。谢谢。

解放军总医院全军骨科的彭江发言    

    杨永强:Jack Zhou教授谈的非常好。不管是3D打印的细胞也好,器官也好,在医院里,在病人的身上应用,现在需求非常大。我们现在请解放军总医院全军骨科的彭江主任给我们谈一谈在医院里面,尤其是骨科这一块,软骨这一块对3D打印的需求,以及它这方面的情况。    

    彭江:首先能参加这个会议,能跟咱们3D打印的同行一块交流,我觉得是一件非常荣幸的事情。这个3D打印,我大概从02年开始跟卢院士接触,当时是跟清华大学的严教授合作,他当时是清华大学机械工程系的负责人,当时他就开始尝试做这个细胞打印的事情。当时他已经打印出骨个结构,股骨头打印得很漂亮。包括他自己的手,都打印出来了。但是当时就提到一个问题,卢院士说了一个,我要打印出骨小梁,厚度大概是200微米,我要实现骨修复材料的仿真制备。后来我们一直在关注,包括我们一直在做骨的修复技术。尤其在关节负重区的骨缺损,这是非常难修复的,当时就提出这个要求。到后来,去年杨教授打印出一个东西,我觉得有可能实现。他打印了特别小的小方块,当时我看了以后,我觉得咱们国家的3D打印技术确实进入了一个崭新的时期。从他打印出来之后,他把金属的东西打印得非常非常薄,我觉得这是一个发展的方向,这个是我感触比较深刻的地方。

    另外一个,刚才周教授说了,在这种非植入性的材料,辅助性的东西,我觉得3D打印技术也发展得非常快。从研发应用来讲,我觉得也是一个非常好的方面。包括刚才几位专家讲的,我觉得都给我一个非常深刻的印象。

    但是今天咱们的主题是谈到人工的组织和器官,牵扯到活细胞打印的东西。不管在哪个方向,在骨科,在打印的人工肝脏、人工心脏、人工膀胱、人工肺,我觉得这个东西说起来比较遥远,但是确实是触手可及的事情。当年我想3D打印机,那个机器那么小,但是现在要打印飞机,打印轮船,打印发动机,这是大的,从高精度的东西也能实现了。现在打印活的,我想先从几个层面来讲,你打印的组织和器官首先是一种活的,我觉得这个方面,有几个理念必须要深刻认识。不管是软骨还是器官,它是一个活的东西,它首先需要一种营养支持系统。我们普通的,包括三维支架培养,它的细胞深度不超过100微米,再深营养出现问题了。有些打印技术很高,植入体内又无法维持它的结构。包括我们现在搞组织工程,现在也碰到一个非常大的技术瓶颈,就是如何把这种小的组织,构建小的组织容易,构建一个薄的东西容易,但是构建一个大的、有功能的东西,这就比较难了。在这个方向上来讲,我们在这个领域上,我也是摸爬滚打十年,我也反复讲这个问题。现在我的想法是在咱们器官的构建里面,能不能第一步构建出它的支持系统。什么叫它的支持系统?任何一个器官和组织都需要营养,另外一个是代谢产物的排出。它的营养就是动脉,它的排泄系统就是静脉。对于肝脏来讲再加一个胆管,对于肾脏来讲加一个肾小管,把排出的东西变成尿液排出去。还有一个淋巴,我的想法就是在这个地方,咱们不仅是3D打印的科学家个人努力,它还牵扯到整体的合作。牵扯到什么合作呢?要和医学工作者,搞生物的,搞细胞生物的。比如说现在对于骨科来讲,骨的移植量是非常大,每年至少100万例。咱们植的骨头全是死的,包括平时用的髂骨,表面细胞是活的,里面都是死的,我们怎么样保证植进去的是活的。

    那么咱们人工器官、人工组织就提供了一个非常好的方向,就是我们能够很快的把它修复。但是上回杨教授就专门提出这个问题,我们的想法就是我们先通过这种技术,比如说3D打印技术,能不能把血管、动脉和静脉,包括毛细血管的东西先构建出来,我想这个基本上不难。

    另外一个,随后我们再通过3D打印技术把这种活的细胞,我们一层一层的弄出来,或者采用一层层打印的方法来构建出这样的组织。我想在人工器官的构建方面需要新的理念,我们不要再局限于还是一层层打印的方法,这个理念要予以革新。

    还有,刚才周教授说得很好。咱们的细胞太娇嫩了,你轻轻碰它一下就死,酸度、PH值、养分、二氧化碳,都对它的活性有很大的影响。我现在的想法是我们构建软骨的过程中,我们先来尝试构建微组织的东西。刚才讲的微球很好。这个牵扯到材料,细胞生物学领域,能不能把细胞保护起来,我们把细胞做成一个微组织,通过微组织就不那么娇嫩了,因为组织还是比细胞保护性更好。我想这是一个需求,我简单提一种我自己的想法。

    还有一个,有些东西先要和细胞生物学家联合起来。我们在骨科领域,在构建软骨的过程中已经开始尝试这个技术,我们首先构建出软骨的小微粒、小组织,然后把小组织通过3D打印的方法直接打印出一个符合局部形状的片放进去来修复它。我们还可以打骨和软骨组织,一起构建出来,包括现在的肌腱、神经修复材料,都可以尝试这样弄。

    3D打印发展到一定程度以后相当于抛物线一样,已经进入了快速上升期。我觉得从这个方面来讲,我作为一个来自医院的工作人员,我觉得我非常有信心,这个产业等于说是含苞待放的程度,在其它领域开花了,在医学领域肯定不会远。谢谢。    

    杨永强:谢谢彭江主任,彭主任作为医院的医生,他接触了很多这样的病例,也对3D打印的需求提出了一些自己的看法。我想我们从事3D打印研究的人员一定要和像彭主任这样的医生多交流,甚至大家合作。像刚才他提到的,我们做的这个不管是软组织也好,或者是他提到细胞打印也好,如果能做成一个组织,这里面就需要不是光是一个细胞的问题,就需要它的营养供给系统,让它能存活,这是将来3D打印里面非常重要的方面。

●北京大学第三医院的余家阔教授发言

    当然了,3D打印涉及的东西也是比较多的,在临床上应用也不仅仅是细胞,或者说组织这么一部分,也可以有一些不一定将来要活的。比方说我们做膝关节、髋关节的移植。下面我们请北京大学第三医院的余家阔教授,他是在运动医学研究所从事膝关节移植方面的工作,让他谈一谈3D打印膝关节假体一直方面做的一些个性化工作。    

    余家阔:我跟彭主任一样,我也是来自医院的,在医疗的第一线,对3D打印的临床应用也是做了很多的思考。实际上3D打印在医学上的应用,以前只是一个梦想,个性化的医疗,作为一个产业可能就会有非常非常大的发展。也就是说有了3D打印,也就会有今后的个性化医疗产业。在个性化医疗产业里面,刚刚彭江教授说的,包括周教授说的,他们讲的领域都是我用3D打印的手段做一个活的东西来替代我们人体里面活的东西。

    实际上我们还有另外一块,我现在每天都在关注,就是我们用一个材料,用一个人工制成的产品来替代原来我们人体里面活的这一部分,让它能够照常发挥它的生理作用。这里面大家都很熟悉的就是人工关节置换这一块。我们的关节毁坏了,我们并不试图去移植一个活的骨头、活的软骨、活的关节来替代原来的。我们现在用人工关节来替代它,照样这个人可以正常的生活、正常的工作,甚至一些不受限制的体育锻炼,像滑雪、打球,一些常规的锻炼他照样可以做。

    在这方面人工关节的应用只是3D打印在骨科方面临床应用的一部分,实际上我们都知道在骨科方面的应用,在脊柱方面,像椎间融合器3D打印已经很好了。像我们手术的导板,这方面我也看过杨永强教授跟其他骨科领域的专家合作的一些产品,它可以通过3D打印一个东西,跟这个人局部的三维骨性结构匹配,做出一个手术器械,让我们在手术中钢板的形态更好,钉子能够拧得更准确,方向更匹配。

    另一方面,像创伤方面,颅骨修复,这些临床上也都实现了。

    但是在关节方面,人工关节的难度在什么地方呢?比如做骨科的导板,它可以用一些非常容易打印的材料,只要能够消毒,能够在使用中用一下就行了。像颅骨的修复,只要用金属的东西,实现3D打印也都是很容易。但是人工关节现在有一个困难,一个就是人工关节需要耐磨,需要结实的程度,它需要表面的光洁度,要达到很高的要求。另外一个难度在哪呢?它不仅对金属的要求比较高,真的要想实现个性化的人工关节的定做,因为我们知道每一个人的关节形态、形状尺寸都是不一样的。它还要克服另外一个问题,到目前为止,包括我们和杨教授合作的这个团队也都在努力,有了很大的进展,但是我要讲的是什么呢?就是超高分子量聚乙烯的3D打印。我觉得在座的如果有人能够解决这方面的问题,我们定制的人工关节,个性化的人工关节,每年全国有80多万例的膝关节置换,中国有8万到10万,全世界有几百万例,那么大的需求量,如果我们都能够实现个性化的定制,将是一个非常大的市场。

    现在的瓶颈,包括杨教授他们在做的金属的,包括钛合金3D打印,基本上已经解决问题了,不出意外的话应该会在一两年之内,不会出现问题。但是超高分子量聚乙烯,因为它特别困难,就像打印组织、打印器官一样,也有它的门槛。

    所以综合来讲,在人工关节领域,它的要求和我们现在很简单的医学应用,不管是打一个模型给病人看,他骨折,哪个地方有个肿瘤,这个肿瘤长成什么形状了,还是打一个手术导板,还是打印一个颅骨的修复,都是非常简单的。真正的关节的需求,今后要比脊柱和创伤的需求要求更高,因为不管是表面的光洁度还是要求30年以上的耐磨损,它打印的质量,可能今后都是我们希望能够尽快解决的。

    在这里我也觉得大家一起努力,如果真的想在人工关节方面尽快的推广到个性化的定制,因为这个是每年上千亿产值的一个非常大的市场,实际上要解决像金属的3D打印,要做到跟铸造的质量一模一样,通过3D打印既可以个性化定制,又能够跟铸造的工艺和质量一模一样。软的方面,像超高分子量方面,也是要求要达到这个目标,所以这样才能够推动人工关节的个性化定制,实现人工关节的一场革命。在这方面,希望大家一起努力。

        彭江:我觉得人工关节革命已经开始了。我当时接触瑞典的公司,打印金属粉末。因为北京很多人工关节厂家,那一锅出来很多,把人工关节成本降到一个程度?我觉得一个关节也就是上百块钱吧,我觉得这个东西太厉害了。所以说我觉得人工关节的东西,包括特制假体,对于3D打印来说这不是什么难事。我现在的想法就是只要设计出来,我立刻就打出来。包括什么金属,实心的、空心的,我都能弄出来。包括杨老师做人工关节死的一点问题都没有,但是要做活的出来,我觉得活的关节是咱们需要努力的方向,这是一个龙头。包括活的组织器官的东西,咱们一定要研发,一定要持续的投入。

    昨天上午科技部专门组织我们讨论“十三五”人口健康领域项目怎么规划,怎么进行。我想在3D打印领域,尤其是在打印活的组织器官,国家要长期投入。现在我们正在写建议案,跟人造卫星要飞出太阳系一样,这是我们科研工作的一个重任。首先我们打一个活的组织,第二活的器官,我们一定要把这个东西,国家的战略要高。人工关节打印,这个技术从材料来讲、技术来讲,可能会继续往前发展,但是我们还需要站得更高,只有站得高才能看得远,才能发展得远,所以这个活器官、活组织是今后一个必然的发展方向。

●斯洛文尼亚的Igor Drstvensek教授发言    

    杨永强:谢谢余教授和彭主任的发言,两位都是医院的医生,他们在临床上、科研上有比较深的体会。我们也想了解一下,包括我们说关节,刚才我也跟斯洛文尼亚的Igor Drstvensek教授聊了一下,他们也是在做人工关节,或者是在假体方面的一些3D打印的研究,下面我们有请斯洛文尼亚的Igor Drstvensek教授。    

    Igor Drstvensek:感谢您的介绍。非常感谢这个会议的主办方能够邀请我参加这次会议,同样我也想提及刚才你们已经重申了好几次的一些概念,也就是一些跨学科的合作。所以说现在已经到达了一个很好的时机两强调这个跨学科合作。

    我是一个机械工程领域的工作人员,同样我也从不同的观点来研究医学问题。关于一些血管、静脉等等方面的问题,同样还有骨科方面,都是存在发展空间的。我非常同意你们刚才提到的观点,我们必须从不同的角度来看一看这些活细胞的铸造。可以说在这个关节再生方面可以作出很大的贡献。

    现在我们对人工关节方面正在展开工作,来实现更高的匹配,能够获取最重要的一些工作的角度,能够再生人工关节,这就是我们现阶段工作的重点内容。我们希望能够为一些手术的医生提供不管是人工关节或者说是一些更好的工具,来帮助一些医生将这样的人工关节更好的植入在人们的体内,不会存在不匹配,或者说也不会出现之后的并发症等副作用。

    可以说现在我们有很重要的一个观点就是潜力很巨大,我们现在可以展开许多的突破,不管是在手术,还是在移植方面,来更加精确的做好手术前的计划,这就是我过去十年跟许多手术医生进行合作的时候发现的一些观点。可能那些经验很丰富的手术师并不需要许多手术中的指导,但是这些术前的计划是非常重要的,这就离不开3D打印技术。现在是我们已经掌握在手中的一些优势,所以说我们应该更加频繁的利用这样的技术。人工关节可以帮助我们带来很好的模拟的骨结构,如果可以的话,我们可以把许多的形态予以模拟。可以说我们要进行骨关节的替代等等,这是一个很重要的工作,现在不太可能完全的实现,但是我认为在未来,我们可以使得一些人工的血管、人工软骨制造出来。我认为在未来的几年当中我们真的是可以实现这样的目标。        

    彭江:关于这个人工关节,在晚一些阶段,包括一些关节炎当中,我们都可以应用这样的技术。但是在未来,我们认为利用人工关节治疗关节炎是一个很好的发展方向。    

    Igor Drstvensek:我非常同意你的观点,这的确是一个发展方向。   

    彭江:有些东西,包括老一辈的科学家已经告诉我们了,在活器官方面要想得远一点,胆子大一点,每做一种东西都要有充分的证据证明咱们的观点是正确的。    

    杨永强:大概的意思我说一下,可能不一定完全准确。刚才Igor Drstvensek教授谈到他是一个搞机械的教授,他也非常赞同搞活的组织、活的细胞的3D打印技术。但是他说在我们说的关节方面,还有做外科手术的一些导板方面也是非常重要的,大概是这个意思。刚才彭江教授也跟他沟通了一下,非常感谢Igor Drstvensek教授。

●江阴瑞康生物科技公司刘青总裁发言

    其实刚才我们提到不管是细胞打印也好,还有器官打印也好,实际上的的确确是一个非常有前景的,或者说非常有希望的一个打印技术,或者说我们想要的东西,但是它离我们还是有一定的距离。但是在做外科手术的时候,刚才几位医院的教授也讲过,实际上还是有很多的应用在临床上可以展开。但是展开的这些技术也好,包括关节也好,或者是我们在用到3D打印里面的材料是非常重要的。下面我们请江阴瑞康生物科技公司的刘青总裁谈一谈他们公司在3D打印方面的一些工作,有请。    

    刘青:非常感谢组委会给我这个机会跟大家有面对面的交流。我们是一家生物科技公司,从我们做的产品来讲,目前我们一是利用3D打印技术做三维细胞培养支架,这个支架我们目前是在全球销售。另外我们为三维细胞培养提供一些三维的生物反应器,就是我们现在市场上销售的产品,完全是为三维细胞培养来做的。

    除此之外,我们在研发的产品有骨修复的产品,也是用3D打印技术来做的。还有用3D打印技术做第三代的可吸收血管支架。现在人们生活方式改变了,心血管的病人特别多,糖尿病病人、冠心病病人特别多,病情严重的需要放一个支架,把血管撑开来挽救人的生命。现在市场上用的支架都是金属的,我们现在用3D打印的技术就是完全可吸收的。利用3D打印技术做完全可吸收的医疗植入物是完全可以做的。

    我们也在做组织工程产品的研发,这个是我们非常关注的领域。今天我们的题目是《3D打印要实现器官移植、细胞一直还有多远的路要走》非常吸引人的,非常大,要准确回答要有多远的路要走,这个很难回答。但是坐下来仔细想一想,我属于一个乐观派,我觉得大概在10年、15年左右肯定有一个非常好的3D打印人工器官会进入到临床。我们知道FDA、SFDA要求非常严,至少要经过很长时间的临床实验,最后再经过审批。

    为什么我是属于比较乐观的?我们做一个3D器官,器官有复杂有简单,人体最大的器官是皮肤,其实现在组织皮肤已经在临床上用,皮肤是人体器官,它已经在临床上用了。现在它最大的问题是什么?植入到人体以后它没有毛孔,大面积烧伤以后,植皮以后能长好,没有毛孔,所以出汗的时候有问题。另外没有触觉,神经没法重建,这个我们面临要进一步改进的问题。

    再一个例子就是软骨,不需要血管,真正要让软骨具有生物力学的承重,这个实现起来也比较困难。我们现在在体外培养软骨,比如说马教授已经做了,能够完全在体外培养出可以承重的。在接下来几年,我估计应该能进入临床了。所以说器官有复杂有简单,要是说简单的话,我是属于非常乐观的。

    我们为什么要用3D打印做人工器官移植?主要是我们要给它一个形状,给它必要的成分,功能靠3D打印大部分情况下实现不了,除非没有生命,比如说我们打印关节,不具有活力,你可以给它这种功能。实现这种功能有两种方法,刚才各位专家已经提到过了,我可以用细胞打印,所需要的细胞用3D打印的方法打印出来,打印成器官的形状。这个就比较复杂,比如说要打印血管,而且细胞成分往往不止一种,你怎么样把不同的细胞放在所需要的位置上,这个路要走得比较长。

    从我们公司来讲,我们是采用体外细胞培养的方法,我事先打印出你需要的形状,一个多孔的支架,然后在上面可以进行细胞的培养,因为器官是有多种细胞,所以你可以在上面进行多种培养,这种东西在体外实现起来非常容易。但是你要是把一些结构上的东西做出来,我们可以采用一些组装的方式。举个例子,我们现在正跟美国一个教授合作,我们在做骨的重建,我们用3D打印的方法打出了很细小的管道,然后我们在体外把它组装起来,加上成骨细胞,加上必须的细胞,在体外进行培养,效果非常不错。这是一种思路,你可以在体外打印出需要的东西,把它们组装起来,在体外培养,可以放在动态的三维培养器里面,我们都在做,它在体外就长得非常好。

    对一些简单的组织来讲可能就够了,但是一些复杂的组织,比如说血管化,这是一个非常难的东西。我们可以大胆设想一下,我可以加一些生长因子,我们加一些神经细胞的生长因子,诱导它在体内,让它把血管重建出来,神经长进去,这是一种半体内的方法。

    我们想象力再丰富一点,我认为要真正在体外,比如说打印一个肝脏,打印一个心脏,培养好以后植入到人体内,我认为几乎是不可能的,为什么?因为我们在体外培养的环境完全达不到体内的环境,完全是不可能的。那么我们到底能不能做到,比如一个病人心脏功能不行了,我们能不能培养一个心脏给他植入到体内呢?这个东西我觉得是可以的。我可以大胆的想象一下,比如说我们把体外培养出一个心脏,能不能植入到一个转基因的猪的体内,我们知道现在转基因的动物研究非常发达,进展非常快,我植入到转基因猪内,用猪做一个生物反应器,它就可以很快的血管也长好了,神经也长好了,这时候把猪宰了之后把心脏拿出来再植入到人体,我认为这个方法有一定的可行性。所以说有时候我们需要很丰富的想象力,刚才彭教授提到大胆假设,跳出圈子外仔细想,可能我们会有一些解决方案。

    我今天就讲这些,作为我们公司来讲对这个还是很乐观的,谢谢。    

    杨永强:谢谢刘青总裁,其实刚才他提到的这些大胆设想,我们可以在实验室做很多工作。但是真正要用到临床上的话,可能还需要一些认证、注册许可证。刘总裁,你可不可以谈一下我们国内,因为我估计你们公司肯定遇到这种情况,不管是3D打印的产品,或者是生物的一些其它产品,都有一个认证的问题。作为3D打印认证,就你了解,在我们国内有没有一些申请到的许可?或者你们公司有没有?国内其他人的情况知不知道?给大家谈一下。    

    刘青:据我所知,可能不太全面,3D打印目前从做临床实验的角度来讲,我们可以看到美国、比利时有几个国家,因为他用3D打印技术做了颅骨修复、牙科修复,他得到批准进入临床了。但是在我们国内,我们最近几年也刚刚开始。因为3D打印这个技术是非常新,所以大家关注度也比较高,国外有什么东西我们都关注到了。所以工信部、药监局也关注到这一点了,今年年初他们在清华开了一个会,其中药监局的有关领导也提到3D打印植入的强度问题。从他们的了解来讲,3D打印直接制备出的产品要经过后续的处理,他们最大的关心就是这个产品的强度怎么样。

    现在我是做血管支架,马上可以进临床了,据我了解,他们最大的关心就是3D打印的强度怎么样,因为他们传统的观念里面认为3D打印的东西可能强度不够高,医疗器械要求万无一失,一旦强度不好,出了问题将来就是人命关天,所以从他们的角度我们完全可以理解。

    从另一个角度,我们跟他讲,我们做血管支架,我们是叫3D打印,但实际上是我们自己独创的另外一个技术,跟我们通常所说的3D打印又不一样,我们这个不存在缺陷问题,打印出来是非常好的,不存在缺陷问题。

    但是确实我们国家药监局对任何一个新的技术都持着一种非常审慎的态度。咱们不说3D打印技术了,我们做的可吸收血管支架,这个从2011年美国雅培公司在欧洲做了临床实验,得到批准以后可以在欧洲其他一些国家销售了。我们国家跟踪这个技术非常紧,所以从今年大概两个月前吧,马上发布了临床实验指南和动物实验指南,所以跟踪的非常紧,马上把这个指南发布了。从指南发布来看,比新的医疗器械要求更严格,所以无形中对医疗器械行业造成一个非常大的影响,要花额外的时间、投入去做这个东西,对我们国家的创新来讲是非常不利的。

    但另一方面,我们国家的很多专家把这个情况反映了,所以今年要出台一个医疗器械鼓励创新的条例。如果说你这个产品有自己的专利技术,是创新的医疗器械,哪怕国外没有,他可以给你开一个绿灯,走一个特殊通道,有专门的人跟踪,减少每个环节的延误。因为各个企业反映比较强烈,专家教授反映比较强烈,要求太严阻碍我们创新,任何一个技术不产业化,它就没有生命力。

    我是持一个非常谨慎乐观的态度,如果这个政策真的能执行,对我们医疗器械行业,尤其是我们3D打印,对我们来讲是一个非常利好的消息,这是我们了解的。    

    杨永强:谢谢刘总裁,其实他刚才提到的这个事情也是业界非常关注的。药监局肯定是非常严格的,不管是活的细胞也好,活的组织也好,如果都没有药监局的注册许可,也是不敢用在临床上的。最后我想问一下周教授,在美国,这方面,临床许可,或者产品的许可,他们的情况是怎么样的?    

    Jack Zhou:实际上中国是和美国学的,因为美国在这个方面原来还是很正常,但是有太多的告状,美国人爱告状,爱找律师,什么事都告,如果出了问题以后马上就要告你,所以就很谨慎。所以在美国来说,特别是我过程说了生物医疗这些方面,美国是最重视的,对人的生命是最重视的,所以审批也是很长。一个药要出来的话,一个新的药出来,最少得要10年到20年才能出来。像这种器官,说不定更长。像刚才说的雅培,他做出来了心脏支架,是高分子材料的,他在美国没有办法申请,因为美国要求的太可歌,所以他就先到欧洲国家,已经拿到了申请。拿到了申请以后在欧洲就可以生产,就可以销售,所以他在欧洲,在2012年已经上市了。现在又回到中国来,在中国已经基本上达成协议,在中国也可以很快上市了,但是在美国,到现在还没有。美国说不好听的话就是等你们其他国家的人都实验完了,这个人用完了100%安全我才能让你进来,我美国人死不了。美国在这方面是很保守的。

    我也知道现在中国出来一个绿色通道,如果你能证明你这个是首创,而且证明你这个是先进技术的话,会给你开一个绿色通道,那就是提前审批、提前审查、报批,这些都可以做到。

    总的来说,这个东西是前景很灿烂,但是道路也比较漫长。道路漫长必须一步一步走,所以每走一步,你就会得到很多的惊喜,不是纯粹的就是走这个路,每一步都会得到新的发现、新的惊喜、新的推动,每一步让你看到发光点。所以3D打印在这上面的应用越来越广,大家看的是越来越有好的趋势。实际上3D打印在生物医疗工程,或者是生物器官打印,是所有3D打印应用里头最让人兴奋,而且最有前途的一个方面。你说航天航空,是的,可以卖很多钱,或者是大赚,但是它的吸引点,它的重要性,它的挑战性,都比在生物医疗和人体器官这里要差得远。    

    杨永强:我也有体会,前两年我们跟乌克兰搞了一个项目,人体组织的焊接,它不要缝针就直接拿一种技术焊在一起。这个技术是美国人资助乌克兰去研发的,但研发成功以后,在乌克兰做了8万的病例了,都非常成功,但是在美国得不到成功。刚才周教授说的对,我们国内跟美国学,这个方面把关非常严,尤其是牵扯到人体的事情。

    好,今天我们这几位专机在这里给大家探讨了一下,介绍了一下人体组织、细胞打印方面的工作。谢谢大家,谢谢几位专家。

●彭江教授的思想辩论会

    下面我们就转入到下一个话题,其他的专家可以休息了,彭江主任和我留在台上,有一个对话。当然这个对话可以请各位教授来回答。下面一个环节就是我跟彭江教授的思想辩论会,这个题目起得鼎有意思,辩论会,实际上不是什么辩论会,大家可以在这里畅谈一下。大家有什么问题,因为彭主任也是301医院的大牌教授,他在医学方面,尤其是在3D打印方面也有他自己比较独到的见解。我本人也是从事3D打印的,所以有些话题相对熟悉一些,看看大家有什么问题,我们可以探讨一下。请有问题的举手吧。    

    互动:彭主任你好,感谢您刚才的介绍。我有一个问题,咱们刚才讨论了很多关于生物组织的打印,这个可能市场化还有一些年头。但是现在有一个方向马上可以市场化,把病人的器官用塑料打印出来,把它做手术的指导,您觉得这个现在在国内进行推广是不是现成可行的,或者说有哪些阻力?    

    彭江:我觉得从手术指导来说,我们在骨科方向有些导航的东西,这是一个。做放疗粒子导入,这个很早就有了,这个从技术上来讲已经是比较成熟了。而且这个批准起来,药监局来讲属于一类吧,只要没什么问题地方药监局都可以批的。   

    杨永强:二类地方也可以批。    

    彭江:您说的这个应用很广泛了,现在骨科比较重要的疾病就是脊柱侧弯,在04、05年我们脊柱外科就先把模型打印出来,可能把这个问题纠正到什么程度,当然我是以科研为主,我们临床上也牵扯一些东西,我认为这是一个产业化的东西,这块交给市场推广就可以了,这个不需要牵扯到活组织、活器官了,这个相对弱一些。

    前景来讲很好,这个市场很大,因为中国牵扯到13亿人口,各种各样的病例非常多,我们怎么样把它做得更精细、更好,从战略层面来讲这只是一部分。当然这个东西能够迅速的换来效益,会维持公司的正常运转。但是从长久的角度来讲,应用前景很广阔,就是有推广的事情。您说的这个可以做,比较好。    

    互动:您说的是骨科的,如果是软组织器官呢?比如说用柔性的材料,或者是透明的,指导外科的软组织手术,这些是有希望的吗?    

    彭江:你说是先做出一个模型出来是吧?软的模型?    

    互动:对。    

    彭江:现在显微微创外科技术已经发展很厉害了,比如说腔镜技术,还有达芬奇机器人,都能够直视看到病灶。但是作为锻炼、训练软组织这块,比如治疗肿瘤,介入治疗,这块是可以的。应用,做一个模型先预演一下,我们也预演过,制造个假人培训可以,但是真正做手术还要看具体的,毕竟3D打印出来的东西跟人体的病灶还不一样,还有不同的地方。    

    刘青:我们跟医院在合作做一些肝癌的病例,可以用3D打印的技术把血管、组织、肿瘤位置都做出来,我们在做这个,我补充一下。    

    彭江:这个可以实现手术更精确。    

    杨永强:现在还没有专业的公司专门做这个东西,这个在临床上应该是可行的,只要医生和医院接受它。但是我想接受它的话,有个专业的公司去做这件事情,可能还需要取得什么证,这样双方才有保障。    

    彭江:首先额外要支付一笔费用,中国老百姓是很会算账的。    

    苟马玲:尊敬的杨老师,你好,我是来自四川大学的苟马玲。我想请教一个问题,我国在生物3D打印和国际上相比差距在哪里。第二个问题是我国有没有可能在短期内在某些领域超过其他国家。    

    杨永强:你这个问题非常好,也比较大。第一个,整体上来讲,其实刚才Jack Zhou教授介绍了美国在生物领域是投入是非常大的,我们国家在这方面跟他们比起来有很大的差距,基础研究这块。

    作为3D打印来讲,应该说国内,现在像徐教授做得比较多,但是大家可能更多的是在研究的初期,或者是在某一个局部的领域,我们可能做了比较深入的工作。但总的3D打印生物来讲,肯定是我们跟国外差距还是比较大的。

    但是在局部,今天我们说的生物组织,包括细胞,这个我估计差距是比较大的,可能还需要有很长的路走。但是在硬组织这块,包括牙科、骨科,我们有一些工作做得还是跟世界水平相差不是很远,在个别产品方面。当然总体来讲可能还是有一定的差距。刚才那位提到像手术导航,国内很多的医院,甚至搞机械的教授也在做这方面的工作,有3D打印设备可以做这些东西,可以做临床试用。我不知道你们这边公司有没有许可证,但是我知道有一家外国公司在中国注册了一个公司,就是做手术导板,这个公司是有许可证的。但我们自己国内的公司大家还没意识到拿许可证的事情,但是技术上来讲,应该说系统性还是有一定的差距,大概是这样。    

    彭江:这个在国外,我们现在承担一个中欧国际合作项目,中国和欧洲的。国内给我们300万,但是欧洲那边直接投入1000万欧元。他那边只要做一个事情就持续不停的做。    

    杨永强:我们一般一个地方拿到支持再不会给了,所以基础研究,我们在大学,或者在医院,都是这样的。    

    彭江:咱们辅助手术这块,包括手术器械的制备,除了植入材料之外,手术器械、辅助的东西,这个就是一个产业,这个也很好。    

    互动:你好,我是来自产业界的,因为这次大会是一个产业大会,我还是想更多关注一下产业方面的东西。医疗器械行业本身是一个法规监管和技术标准相对比较严格的行业,我想问一下在座的这些技术专家和学术前沿的领袖们,目前我们国家在3D打印的医疗器械应用方面,标准制定方面,有没有哪些动作。这些标准的制定因为会很大程度上影响我们药监部门对于审批的放行,因为我们经常跟他们沟通的时候他们也经常说,你们这个东西又没有技术标准,也没有国家标准,那么我们审批的时候法律依据是什么?所以从这个角度来说,我想问一下在座的专家,咱们国家这些技术前沿的研究,过程之后的技术标准制定方面,在3D打印技术方面,有没有在做哪些工作?    

    杨永强:其实我刚才已经问过刘青总裁了。这个标准的事情,的的确确3D打印的标准都是比较难的,要求非常高。实际上刚才我们在对话这边也谈到这个问题,我也问在美国,实际上我们中国也是学美国标准,是非常困难的,因为牵扯到人的要求都是比较严格。可能刘总裁还可以接着回答你,我们也有绿色通道,你给他讲一下。    

    刘青:这个我就说一下关于标准,正好因为我是在做产品。笼统的说,3D打印这个标准是稍微太笼统了一点,我们具体要做的产品就是每一个产品的标准,没有说3D打印有个统一的标准,没有,具体到每个产品是有的。比如说我们现在用的3D打印方法做的可吸收的血管支架,现在有标准吗?没有,国际上也没有。我们的标准怎么来的?标准就是企业先自己建一个企业的标准,到某一个阶段之后如果这个领域做得多了,可以上升到一个行业标准,行业标准再上就是国家标准,它一般分这么三个标准。具体到3D打印,没有一个标准,只有产品才有标准。希望能够回答你的问题。    

    杨永强:这个标准的事情如果还有问题,下来跟刘总裁交流一下,他了解比较多。    

    肖国栋:刚才余家阔教授走了,因为他特别强调超高分子量聚乙烯在3D打印个性化应用中的作用,我不了解这种材料跟金属材料比有哪些优势吗?    

    杨永强:刚才余教授提到的超高分子量聚乙烯,是在人体里面……因为金属如果是直接去接触的话,它肯定是耐磨性受不了,硬碰硬肯定是不行,国外现在用超高分子量聚乙烯做中间的垫,是一个垫,这么一个东西,这个东西是承上启下的。超高分子量,因为它本身的熔点,基本上没有熔化的点,是黏性的一个东西,所以它去烧解也好,去熔化也好,用3D打印来做是有难度的。但是现在已经有进展,我们做到80%的致密度了,但是强度还没有完全达到。它是特别韧的一种材料,这个材料如果3D打印能做的话,将来在人体里面可能很多地方还是很有用的。    

    肖国栋:刚才我查了一下百度,它的熔点在130度左右,这个温度是不容易流动的还是怎么的?    

    杨永强:它很难流动。它固化以后耐磨性非常好,很耐磨,特别韧。    

    肖国栋:上次我在北京见到您做那个膝关节,中间那个就是这个?    

    杨永强:对。看看还有哪一位有问题?    

    互动:我想请问一下彭主任,目前3D打印在人工假体植入过程中,国内没有准入许可,在临床中怎么向病人沟通这个事情,最终在收费方面是怎么实现的?    

    彭江:您是说什么?    

    互动:收费,现在一个人工关节、人工假体,或者是人工钢板,套用目前的收费系统,还是重新建立个收费标准?

    彭江:是这样的,这个东西必须经过CFDA的批准,CFDA批准以后,完成临床实验,获得注册证,然后通过发改委的物价审批同意以后才能大规模用于临床,才能向病人收费,否则就不能收费。    

    互动:目前这个情况现在还处于临床实验阶段?    

    彭江:现在3D打印的东西必须通过这种,如果是一种产品的话,一定要经过药监局的审批,审批以后才能应用到临床,才能收费,这是咱们国家监管体制的问题。其他国家也是一样的。    

    互动:那我们国内现在……    

    彭江:现在国内好多做颅骨成形的东西,那种不是3D打印的,那种小规模的可以,但是从法律来讲,它是要找你麻烦的。    

    刘青:我来补充一下,我们马上要做临床实验了,我知道一点。举个例子,我们的血管支架,明年要做临床实验。医生用我们的血管支架是不能跟病人收费的,这个成本怎么来呢?完全是我们来出。包括要用对照的产品,对照的金属支架、别的支架,这笔费用完全由公司来承担,医院不能够收费的。    

    彭江:它中间的研发投入是巨大的,你拿一个东西做临床实验,病人的相关医疗费还要免,这个费用是比较惊人的。

    一类好批一些,没有经过批准的都不能收费,甚至不能在临床上应用。    

    杨永强:没人告你可能没事,告你的话法律会判你是有错的。    

    互动:如果在临床当中想应用这个新技术,怎么才能实现这个目标?    

    刘青:你是公司的还是?    

    互动:我是医生。    

    刘青:凡是没有批准的,医院首先是不能够销售,不能够卖,所以你不能够跟病人收费,这笔费用完全由厂家来承担。哪怕咱们两个人合作研发了一个新产品,你想在医院用,这笔费用完全是由我来承担,而你是不能跟病人收费的。    

    互动:也就是说我们目前进行的二十几年临床实验阶段,费用都是由公司来承担?    

    杨永强:理论上是这样,但是你收病人费用那是另外一回事了。    

    彭江:我这边已经生命垂危了,不用这个东西不行,这个东西又没有经过国家药监局的批准,你用了,病人如果活过来了,如果他是有良知的人,他不会告你。如果我活过来了,我反过头来告你,你也是输的。这是法律,不讲人情,因为你违法在先。这也是咱们说产业化这方面遇到的关键瓶颈,当然现在有的单位也是这样,作为一种新技术存在的,这个东西在之前报上去,报上去以后经过医院的委员会批准,批准了以后我就用。    

    杨永强:但是有了纠纷还是输的。    

    彭江:对。    

    杨永强:还是要承担风险的,买保险吧(笑)。    

    互动:刚才讨论这个,我想问一个大众特别关心的问题,如果这个3D生物打印能够成形,未来20年吧,之后咱们可以用了,会不会因为它价格特别高,反而导致还不如用器官捐献的时候成本低?会不会它成为一种特别高端的消费,导致普通大众完全没法用?您能给展望一下吗?谢谢。    

    彭江:它一定是一种高端的消费,一旦实现以后,因为现在器官移植,现在等于是牺牲别人的东西来救我自己的命,生命的价钱谁也算不清楚。首先第一个是能替代,所以说这个东西牵扯的东西比较多,一个是细胞的培养,整个成本我想是非常高的。但是至少它用钱可以买到,总比牺牲一个人,牺牲一个生命要强,这是第一个需要理解的问题。

    第二个,虽然规模化的生产,因为它可以变成规模化生产,它的成本就跟造波音飞机一样,前几十架赔本,但是后面会有收入的。这是一个必须要做的事情,因为现在我们要吸取很多方面的教训。咱们不做,别人做了,别人做的时候卖给你的价钱跟你自己研发出来的价钱是两码事。3D打印组织器官也是一样,包括国家大规模投入,3D打印也是一个国家重点投入的东西,所以说我的想法就是赶快加强合作,尽快的拿到原创性东西,站位要高一些。作为产业来讲,科技带动产业,盲目的复制是没有出路的。    

    杨永强:好,今天也到时间了,谢谢彭江教授,谢谢刘总,谢谢大家,我们这个对话会到此结束,谢谢。