【高端演講】上海大學(xué)教授胡慶夕：生物3D打印綜合成形工藝與裝備

【導(dǎo)讀】 在6月下旬，世界3d打印大會(huì)在青島舉行。南極熊3D打印網(wǎng)也到了現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了大量的報(bào)道，詳情請(qǐng)看南極熊報(bào)道 http://www.dddyin.com/forum-103-1.html 。南極熊作為一個(gè)3d打印的專(zhuān)業(yè)媒體平臺(tái)，一直致力于推動(dòng)中國(guó)3D打印行業(yè)的發(fā)展。希望下面的一些內(nèi)容對(duì)大家有所啟發(fā)。


張人佶：下一個(gè)報(bào)告人是胡慶夕，上海大學(xué)教授。   

    胡慶夕：我是來(lái)自上海大學(xué)的胡慶夕，我們團(tuán)隊(duì)主要是做有關(guān)生物3D打印裝備方面的研究。我報(bào)告的題目是《生物3D打印綜合成形工藝與裝備》。

    我從四個(gè)方面，首先把我們單位的情況做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。我們是從2001年開(kāi)始圍繞過(guò)去叫快速成形、快速模具，從那個(gè)時(shí)候開(kāi)始這項(xiàng)工作。我們?cè)?D打印方面應(yīng)用了14年，在這個(gè)方面的研究也研究了14年。我們?yōu)槠髽I(yè)服務(wù)數(shù)十萬(wàn)件，用3D打印。我們的裝備，3D打印以及快速模具方面的裝備有13臺(tái)，包括一些我們工業(yè)用的軟件，以及醫(yī)學(xué)的軟件。

    上面那個(gè)是一個(gè)應(yīng)用的，我們的裝備。在這個(gè)方面，現(xiàn)在顯示的是我們?cè)谏镏圃煅芯糠矫娴?。因?yàn)槲覀冎饕亲鲅b備，包括后面要做實(shí)驗(yàn)，所以有生物的，以及輔助裝備和自動(dòng)化裝備，以及細(xì)胞房和無(wú)菌打印室，驗(yàn)證我們的裝備。我們這么多年來(lái)和上海組織工程研究中心、上海交大第九人民醫(yī)院、瑞金醫(yī)院、新華醫(yī)院、中山醫(yī)院、同濟(jì)大學(xué)十院合作。下面這個(gè)是我們的題外話，這是我們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，但是丟了一個(gè)快速模具。因?yàn)槲覀冋f(shuō)做小批量都需要快速成形做一個(gè)樣件，然后后面做小批量制作，那就是快速模具。我們?cè)谡刮簧虾芏嗳硕紗?wèn)這個(gè)，搞不清楚這是什么，這是我們研發(fā)的，完全的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

    接下來(lái)把背景和意義介紹一下。剛才馬教授也講了，我們知道美國(guó)《時(shí)代》周刊把3D打印這個(gè)產(chǎn)業(yè)列入了美國(guó)十大增長(zhǎng)最快的產(chǎn)業(yè)，而且我們習(xí)總書(shū)記在前一兩周兩院院士的報(bào)告上也點(diǎn)到了機(jī)器人、3D打印和人工智能制造技術(shù)。國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人點(diǎn)到了，那看來(lái)這個(gè)事會(huì)更熱了。隨著3D打印的發(fā)展，我們知道，3D打印開(kāi)始進(jìn)入了醫(yī)學(xué)界。剛開(kāi)始我們做模型，做一些模型給醫(yī)院，后面就逐漸形成了一個(gè)全新的研究領(lǐng)域，這就是我們把工科和生命進(jìn)行交叉，一個(gè)新型的學(xué)科出現(xiàn)了，就是我們說(shuō)的搞生物3D打印了。這個(gè)方面全世界都在關(guān)注。

    關(guān)于生物3D打印，可能每個(gè)人的說(shuō)法都不一樣，我們也聽(tīng)到了一種說(shuō)法，它是這樣比喻的：“3D打印如果比喻成皇冠的話，生物3D打印就是皇冠上的明珠”。當(dāng)然每個(gè)人的比喻都不一樣，也就是說(shuō)它可能是更高一個(gè)層次的研究，為我們?nèi)祟?lèi)將作出貢獻(xiàn)的一個(gè)方面。因?yàn)槲覀兲岬浇M織工程器官的缺損，功能障礙，這是人類(lèi)健康的主要危害之一，我們生物3D打印就在圍繞這方面做工作。美國(guó)預(yù)測(cè)未來(lái)十年人工器官和功能組織的替代產(chǎn)品將達(dá)到50%，人造的器官潛在的市場(chǎng)就是4000億。所以從這個(gè)方面也展示了這個(gè)巨大的應(yīng)用前景。

    還有預(yù)言的，研究生物3D打印已經(jīng)制造動(dòng)脈，最早有望在五年內(nèi)用于心臟的搭橋。還有預(yù)言，心臟和谷歌等更復(fù)雜的習(xí)慣將在十年內(nèi)被打印出來(lái)，都是預(yù)言。還預(yù)言細(xì)胞從干細(xì)胞中分化出各種其它的細(xì)胞，制成生物墨水，一層一層的打印，建立腎臟。從這個(gè)方面也體現(xiàn)了生物3D打印在全世界的熱。

    在3D打印方面，一個(gè)我們知道是用3D打印來(lái)制備組織工程支架，這個(gè)方面的研究很多人都做了。再一個(gè)方面就是研究新型的3D打印工藝和裝備，兩個(gè)方面的研究。那我們第一個(gè)方面，用3D打印，這個(gè)過(guò)程我們已經(jīng)結(jié)束了，在2003-2005年的時(shí)候都是用3D打印?，F(xiàn)在我們主要是做3D打印，就是生物3D打印。

    生物3D打印發(fā)展的瓶頸就是我們要研究新型裝備，涉及的學(xué)科就很多。不光說(shuō)做一個(gè)裝備的機(jī)械、控制、計(jì)算機(jī)，這是我們做一般的裝備，這三個(gè)領(lǐng)域。但是做這個(gè)裝備，它牽扯的就多了。像我們說(shuō)醫(yī)學(xué)、生命、材料，都設(shè)計(jì)了，所以這個(gè)領(lǐng)域研究各個(gè)方面的研究人才都需要，所以它是個(gè)非常交叉的學(xué)科。

    最后我談?wù)勎覀冄芯康某晒覀冊(cè)谶@次展會(huì)上，可能很多專(zhuān)家教授也都看到了，我們研究是生物CAD/CAM/3D打印綜合成形集成系統(tǒng)。我們這個(gè)系統(tǒng)的特點(diǎn)一個(gè)是綜合成形的工藝，這里面包括3D打印的工藝，電紡絲的工藝，多細(xì)胞組裝的工藝，不是單一的3D打印工藝。材料復(fù)合的結(jié)構(gòu)形狀包括多材料、多梯度、多尺度結(jié)合的一次成形。在技術(shù)方面，一體化復(fù)合支架的3D打印成形技術(shù)以及基于電噴射的多細(xì)胞打印技術(shù)，還有生物CAD/CAM。

    我們做的裝備是想實(shí)現(xiàn)從CT掃描得到的數(shù)據(jù)通過(guò)這個(gè)系統(tǒng)到后面出現(xiàn)結(jié)構(gòu)體，包括細(xì)胞打印，一體整個(gè)完成。實(shí)際上我們初步已經(jīng)出現(xiàn)了，在我們展位上就已經(jīng)有了。不能說(shuō)完善，已經(jīng)有了。

    我們主要分了兩大系統(tǒng)，一個(gè)是生物CAD/CAM系統(tǒng)。從事機(jī)械領(lǐng)域的都知道，我們有一個(gè)機(jī)械的CAD/CAM，我們把它命名為生物的CAD/CAM，就是醫(yī)學(xué)圖像的處理，CAM就是我們加工路徑的規(guī)劃，再一個(gè)就是生物3D打印綜合成形系統(tǒng)。適用的材料在這邊，下面就是生物CAD和生物CAM兩個(gè)部分。

    這是生物3D打印的綜合成形系統(tǒng)，旁邊還有一個(gè)歷史，這是我們最早的設(shè)備，在去年的中國(guó)3D打印報(bào)告上我介紹的還是這個(gè)裝備。我們?cè)谟眠@個(gè)裝備的過(guò)程中自己研發(fā)，出現(xiàn)了新的裝備。

    這是一段錄像，可能到展位上就看到了。是建模部分。缺損部位的獲取。這是我們做的第一步，新的要求在后面，目前實(shí)現(xiàn)的是到建模部分，包括路徑規(guī)劃、打印。多噴頭的打印?？梢宰龅綆孜⒚椎綆装傥⒚?，因?yàn)槲覀円话阏f(shuō)3D打印要做幾微米很難實(shí)現(xiàn)，但是我們這里面估計(jì)可以做到幾微米到幾百微米，整個(gè)這樣一個(gè)大的空間范圍內(nèi)。這是到另外一個(gè)工位做電紡絲。這里面支架有宏觀的，有微觀的。微觀就是剛才看到用電紡絲的來(lái)實(shí)現(xiàn)。在這里看到宏觀孔，還有微觀孔，可能大家看得不清楚。這是做血管。

    這是我們?cè)谧雎窂揭?guī)劃方面，以及做支架方面發(fā)表的一些文章，在一些著名的期刊上都發(fā)表了。這里有復(fù)合支架，有單尺度的，兩種，下面做了一些對(duì)比，這是由上海第九人民醫(yī)院提供的圖片。這個(gè)是在做血管，因?yàn)楝F(xiàn)在醫(yī)院有很多種方法，有用編制的、微壓印的，以及金屬的，我們做的是3D打印的，這是和新華醫(yī)院的合作。

    再一個(gè)，我們做再生膜。一個(gè)是用單一材料PVA，做雙層的時(shí)候就顯得很致密，這里就用了兩種材料來(lái)做疏松。對(duì)它做了拉力實(shí)驗(yàn)。這里是中空管，血管方向可以推進(jìn)。這邊是一個(gè)有序結(jié)構(gòu)的，這個(gè)可能看不清楚。這個(gè)對(duì)于細(xì)胞的生長(zhǎng)是有好處的，就是引導(dǎo)它往哪個(gè)方向發(fā)展。這個(gè)是電噴，這邊就是電紡，大家可以看到電紡絲細(xì)胞在這個(gè)方向上，做了各種實(shí)驗(yàn)，這個(gè)也發(fā)表在期刊上。

    這是前一段我們做的人成纖維細(xì)胞，它用3D打印和沒(méi)用3D打印進(jìn)行的對(duì)比。這是第九人民醫(yī)院做的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)我們的機(jī)器進(jìn)行打印。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果他們感覺(jué)非常滿意，通過(guò)這個(gè)裝備來(lái)進(jìn)行打印。這個(gè)是人的軟骨細(xì)胞進(jìn)行的對(duì)比，對(duì)比的結(jié)果也得到了他們的認(rèn)可。

    再一個(gè)是在展藥（音）上做的工作，這個(gè)是給瑞金醫(yī)院合作。這個(gè)是剛剛開(kāi)始探索，用生物3D打印來(lái)做，可能結(jié)果還不是很滿意，因?yàn)槲覀儎倓傇谶@方面用這個(gè)裝備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

    最后總結(jié)一下我們這個(gè)系統(tǒng)，完全是自主開(kāi)發(fā)的，沒(méi)有任何別的技術(shù)在里面。再一個(gè)，實(shí)現(xiàn)了從CT一直到打印，就是建模到打印整個(gè)的過(guò)程。實(shí)現(xiàn)了擠出成形和靜電噴射雙工位，在這個(gè)系統(tǒng)上，可以進(jìn)行擠出靜電紡絲和電噴射的單一成形工藝或綜合成形工藝的制品，實(shí)現(xiàn)微觀、宏觀以及宏微觀結(jié)構(gòu)的復(fù)合加工。適合的領(lǐng)域我就不說(shuō)了，很多方面都在用這個(gè)裝備進(jìn)行探索。

    歡迎大家到這個(gè)地方看裝備，謝謝大家。（C-94展位）   

    互動(dòng)：用成骨細(xì)胞和軟骨細(xì)胞，你也做了電紡絲的支架，你有試著做培養(yǎng)不同的細(xì)胞在支架上面嗎？   

    胡慶夕：我們正在實(shí)驗(yàn)這兩種細(xì)胞，通過(guò)3D打印，會(huì)不會(huì)對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生影響，在九院做實(shí)驗(yàn)，他們進(jìn)行分析，得到的結(jié)果他們認(rèn)為是滿意的，因?yàn)橄旅娼又龈嗉?xì)胞通過(guò)3D打印來(lái)實(shí)現(xiàn)。   

    互動(dòng)：您提的生物薄膜是用在什么方面的？   

    胡慶夕：血管。   

    互動(dòng)：我想問(wèn)一下，您在做這個(gè)3D打印細(xì)胞的時(shí)候，因?yàn)樵蹅冏錾镝t(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的都知道，在這個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)的過(guò)程中，普通的放在體外的培養(yǎng)，尤其是靜態(tài)培養(yǎng)條件下，一般培養(yǎng)大塊組織上，它的細(xì)胞就沒(méi)法獲得營(yíng)養(yǎng)。我現(xiàn)在想問(wèn)，你打印的軟骨，打印完以后，這個(gè)細(xì)胞在體外培養(yǎng)的活性和生成細(xì)胞有沒(méi)有差別？怎樣解決這個(gè)問(wèn)題？   

    胡慶夕：剛才我也講，在我們臨出來(lái)前剛剛做了這個(gè)實(shí)驗(yàn)。   

    互動(dòng)：您這個(gè)打印完細(xì)胞的活性和普通接種到支架上的細(xì)胞的活性有沒(méi)有什么差別？   

    胡慶夕：這個(gè)現(xiàn)在因?yàn)闆](méi)有做，我剛才講了，我們現(xiàn)在做的就是兩種細(xì)胞，一個(gè)是沒(méi)有打印的，一個(gè)是打印的，打印完了前幾天剛剛做了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，剛剛做完，后面可能還要做更多的實(shí)驗(yàn)。首先驗(yàn)證能不能做，這是第一步，到底做了后面還有什么問(wèn)題，那還要再探索。   

    互動(dòng)：好，謝謝。

首屆世界3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)大會(huì)于5月29－31日在北京中國(guó)大飯店隆重舉行。在會(huì)上，上海大學(xué)快速制造中心主任、教授胡慶夕發(fā)表演講，胡慶夕表示，生物增材制造技術(shù)，就是現(xiàn)在說(shuō)的生物3D打印，它是伴隨著我們?cè)霾闹圃旒夹g(shù)或者叫三維打印技術(shù)，逐漸形成一個(gè)全新的研究領(lǐng)域。從組織工程和生物制造技術(shù)進(jìn)行缺損的修復(fù)，能有效地解決一個(gè)自體的移植。生物三維打印的發(fā)展，要解決的就是這方面的問(wèn)題，所以它展現(xiàn)了巨大的應(yīng)用空間。
胡慶夕稱，生物三維打印技術(shù)設(shè)置的門(mén)檻比較高，牽涉的技術(shù)比較多，其中解決幾個(gè)方面的問(wèn)題，一個(gè)方面就是生物材料，再一個(gè)方面就是生物的建模，另一個(gè)是關(guān)于工藝方面或者設(shè)備方面。
以下為上海大學(xué)快速制造中心主任、教授胡慶夕演講實(shí)錄：
胡慶夕：大家好，昨天到今天我們從3D打印到生物3D打印已經(jīng)接受了很多這方面的知識(shí)的，今天我主要是給大家介紹一下我們做的工作，主要介紹幾部分，一個(gè)是中心的情況介紹，背景、意義、國(guó)內(nèi)外的情況，以及后面的三個(gè)工作。
我們中心是2001年和華東科技大學(xué)共同建立了快速制造工程中心，我們中心目前3D打印的設(shè)備種類(lèi)方面是最全的，工程應(yīng)用方面也是最成熟的。所以，我們一直致力于三維打印以及生物三維打印，以及快速模具這方面的研究和應(yīng)用。我們?cè)诮甑臅r(shí)間里，做了數(shù)十萬(wàn)的關(guān)于3D打印的產(chǎn)品，目前我們與上海第九醫(yī)院、新華醫(yī)院等等都進(jìn)行了合作。
從裝備來(lái)說(shuō)，在測(cè)量裝備方面我們有17臺(tái)先進(jìn)的測(cè)量裝備。在三維打印方面，我們的裝備現(xiàn)在是有15臺(tái)，就差一個(gè)，現(xiàn)在沒(méi)有金屬粉末，其他的各種全部都有了，而且我們基本上是每種兩臺(tái)。這是我們的實(shí)驗(yàn)室，包括數(shù)據(jù)處理、3D打印、快速模具以及后處理的。
在應(yīng)用方面，包括在醫(yī)學(xué)上的，當(dāng)時(shí)這是上海的第一個(gè)兒科醫(yī)院，當(dāng)時(shí)給連體嬰兒做的，當(dāng)時(shí)在中央電視臺(tái)也做了報(bào)道，還有頭骨的、汽車(chē)的儀表盤(pán)等等。這是當(dāng)時(shí)美國(guó)一個(gè)公司在上海北外灘當(dāng)時(shí)要投標(biāo)建設(shè)一個(gè)樓房，這是我們做的各種客戶的產(chǎn)品，這是摩托車(chē)。
我主要介紹的是后面的部分，關(guān)于三維打印，因?yàn)樵谖覀兊闹行?，一部分是為企業(yè)的工程應(yīng)用服務(wù)，再一部分就是我們做的研究。研究圍繞著生物制造方面，或者叫生物三維打印，最早我們的研究是研究工藝，用三維打印來(lái)做，就是現(xiàn)成的設(shè)備。通過(guò)多年的研究開(kāi)始發(fā)現(xiàn)，用現(xiàn)成的設(shè)備存在很大的問(wèn)題，我們?cè)诤竺鏁?huì)提到。
前面的老師都已經(jīng)講了關(guān)于生物三維打印的意義，我們從中也可以看出來(lái)，因?yàn)槲覀兏鞣N組織器官的障礙是我們?nèi)祟?lèi)健康的一個(gè)主要危害之一。再一個(gè)，在前面西安電子科大的老師也講了，它在我們醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用是非常廣泛的，這樣的病例也是非常多的，存在的問(wèn)題，我們一直在問(wèn)，是不是有一天我們?nèi)祟?lèi)器官的人工制造成為可能？使眾多的由于疾病、事故或者戰(zhàn)爭(zhēng)導(dǎo)致的器官缺損這樣的患者能夠全部被治愈，后來(lái)出現(xiàn)了組織工程，就是我們現(xiàn)在說(shuō)的再生缺損組織修復(fù)。通過(guò)這種方式，三維打印最后要形成自身有功能的活體組織，也就是永久性的替代。再一個(gè)，按照組織的缺損形狀任意塑形，實(shí)現(xiàn)完美形態(tài)修復(fù)。
我們知道，生物增材制造技術(shù)，就是我們現(xiàn)在說(shuō)的生物三維打印，它是伴隨著我們?cè)霾闹圃旒夹g(shù)或者叫三維打印技術(shù)，逐漸形成一個(gè)全新的研究領(lǐng)域。
從組織工程和生物制造技術(shù)進(jìn)行缺損的修復(fù)，能有效地解決一個(gè)自體的移植，因?yàn)槲覀冎烙米约旱墓腔蛘呤瞧つw來(lái)修復(fù)自己，那是創(chuàng)傷修復(fù)創(chuàng)傷。生物三維打印的發(fā)展，要解決的就是這方面的問(wèn)題，所以它展現(xiàn)了巨大的應(yīng)用空間。
在國(guó)內(nèi)外的研究，生物三維打印技術(shù)設(shè)置的門(mén)檻比較高，牽涉的技術(shù)比較多，我們從這里可以看出，我們將各個(gè)學(xué)科的交叉，實(shí)際上要解決的就是幾個(gè)方面的問(wèn)題，一個(gè)方面就是生物材料，再一個(gè)方面就是生物的建模，以及包括它的制造和它的工藝，要解決這方面的問(wèn)題。通過(guò)這些問(wèn)題的解決，實(shí)現(xiàn)再生的結(jié)構(gòu)體，就是現(xiàn)在說(shuō)的細(xì)胞的打印，直接出來(lái)支架，來(lái)修復(fù)我們說(shuō)的骨骼、軟骨、血管、皮膚，或者是心臟等等。
在這個(gè)研究過(guò)程中，生物制造前面已經(jīng)講了，主要包括這幾個(gè)方面，層次上的術(shù)前的醫(yī)療模型，就像我們做的連體嬰兒，那就是術(shù)前的醫(yī)療模型，給醫(yī)生進(jìn)行分析使用的。再一種就是替代物的，就是我們做的很多假體。再往上走一個(gè)部分，就是我們現(xiàn)在說(shuō)的組織工程支架，可以降解的。到現(xiàn)在開(kāi)始做的一些研究，就是用細(xì)胞直接做器官。
在生物建模方面，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)在都很多，實(shí)際上在這個(gè)方面做的最具有代表性，就是比利時(shí)的Materialise公司，我們一直在應(yīng)用它的軟件，在國(guó)內(nèi)也有從事這方面的研究，我們?cè)谶@方面也做了一些工作，對(duì)稱缺損骨的模型，非對(duì)稱的等等。
再一個(gè)是關(guān)于工藝方面或者設(shè)備方面，一個(gè)就是基于我們?nèi)S打印的再生支架這方面的制備，這方面的制備是成為國(guó)內(nèi)研究的一個(gè)焦點(diǎn)，美國(guó)、新加坡、韓國(guó)、德國(guó)等等都在做，包括國(guó)內(nèi)清華、西交大都在做這方面的工作，而且已經(jīng)取得了很顯著的成績(jī)。我們剛開(kāi)始研究的時(shí)候，基于三維打印的方法，采用了不同的三維打印工藝，比如說(shuō)PLA、FDM等等。我們知道，雖然三維打印可以制造任意復(fù)雜支架的外形，但是它在形狀的精度很難實(shí)現(xiàn)200微米以下的微孔，這是三維打印存在的缺陷。當(dāng)然，隨著它制造的技術(shù)不斷地完善，它可能會(huì)做更精細(xì)的零件。在目前的情況下，對(duì)于微結(jié)構(gòu)形態(tài)存在很多技術(shù)的壁壘，這是我們?cè)谑褂矛F(xiàn)有的裝備在研究的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的。
再一個(gè)，基于電紡絲的再生支架制備工藝，美國(guó)、韓國(guó)、意大利、包括我們國(guó)內(nèi)都在從事這方面的研究工作，我們也采用電紡絲運(yùn)用不同的材料進(jìn)行再生支架這方面的工作。再一種就是把這兩項(xiàng)技術(shù)組合、綜合，采用這種技術(shù)現(xiàn)在剛剛開(kāi)始，從我們所查到的文獻(xiàn)看到，像葡萄牙用FDM和電紡絲技術(shù)的結(jié)合，韓國(guó)也是FDM和電紡絲的結(jié)合，用生物材料進(jìn)行這方面支架的制備。我們將常溫?cái)D出成型和電紡絲結(jié)合，進(jìn)行再生支架的制備。這種制備是采用三維打印的方式，主要是保證支架的性能。我們利用電紡絲是彌補(bǔ)它的不足，就是微觀的結(jié)構(gòu)。
在這個(gè)方面，因?yàn)槲覀冊(cè)谘芯康倪^(guò)程中，當(dāng)時(shí)我們沒(méi)有用電紡絲的時(shí)候，開(kāi)始出現(xiàn)一個(gè)宏觀支架的結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)的時(shí)候發(fā)現(xiàn)細(xì)胞有的時(shí)候放進(jìn)去以后，它就自己放下沉積，中間沒(méi)有能把它截住的地方。這個(gè)微結(jié)構(gòu)的問(wèn)題一直解決不了。再一個(gè)就是細(xì)胞的組裝，國(guó)內(nèi)國(guó)外在這個(gè)方面做了大量的工作，細(xì)胞組裝技術(shù)是得到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的重視，擠出成型、電噴射成型等等，已經(jīng)得到了這方面的認(rèn)可。
再生支架的建模，因?yàn)槲覀兦懊婧芏嗄曜隽诉@方面的工作，最早我們用的是上面那個(gè)，就是說(shuō)要用很多軟件來(lái)完成建模。這個(gè)在醫(yī)學(xué)上是很難實(shí)現(xiàn)的，包括我們工程上的很多軟件都用到了。到后來(lái)，我們就提出來(lái)要做下面這個(gè)，基于醫(yī)學(xué)圖象的缺損骨再生支架建模方法，我們就提出這樣一個(gè)架構(gòu)。再生支架在建立的過(guò)程中，我們對(duì)它提出來(lái)一個(gè)就是它這個(gè)模型的特征，一個(gè)就是外部的模型特征，這就是說(shuō)拿一個(gè)缺損的形狀，再一個(gè)就是內(nèi)部模型的特征，它分為兩個(gè)部分，大家看到的很多就像搭架子一樣，宏觀的結(jié)構(gòu)形狀。還有一種是微觀的。宏觀結(jié)構(gòu)是可以通過(guò)建模實(shí)現(xiàn)的，所以在這里面，宏觀結(jié)構(gòu)我們利用的是三維打印，包括外形，不可建模部分我們是用的電紡絲來(lái)完成這個(gè)工作。
實(shí)際上我們建模在這里面要獲取缺損部分的模型。這一塊的建模剛才幾位老師都有很多介紹，實(shí)際上就是通過(guò)建立一個(gè)單元的結(jié)構(gòu)圖，然后組成一個(gè)外形形狀，進(jìn)行運(yùn)算，接得到了這樣一個(gè)宏觀結(jié)構(gòu)。宏觀結(jié)構(gòu)的種類(lèi)有很多，一種是大家看到的這種形式，這是我們通過(guò)三維打印實(shí)現(xiàn)的微孔結(jié)構(gòu)。
這個(gè)結(jié)構(gòu)可以是圓柱體、球體等各種各樣的形狀，你可以根據(jù)自身的需要去建模，大部分建模都是圓柱形的，有60度的，有90度的，這是內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，醫(yī)學(xué)的三維軟件。這是我們自己建的一個(gè)軟件，這里面就包括剛才講的三個(gè)過(guò)程，CT數(shù)據(jù)過(guò)來(lái)，然后進(jìn)行重建，重建以后獲取缺損部位，然后再進(jìn)行微結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，微結(jié)構(gòu)是你自己可以輸入，你要得到多大的結(jié)構(gòu)，他們之間的間距多大，然后得到我們要的結(jié)構(gòu)。
這是一個(gè)非對(duì)稱的，因?yàn)槲覀冋f(shuō)人是基本上對(duì)稱的，對(duì)稱的建模方法基本上覆蓋了人體的90%多，非對(duì)稱的只有很小一部分，我們?nèi)说闹虚g部位這一塊是非對(duì)稱的，因?yàn)楫?dāng)這一塊缺損的時(shí)候，你想利用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)，是沒(méi)有的，你沒(méi)有辦法來(lái)獲取它的三維數(shù)據(jù)，這時(shí)候你要進(jìn)行一個(gè)非對(duì)稱的建模。
再一個(gè)就是關(guān)于三維打印復(fù)合成型部分，在這個(gè)方面的研究。一部分就是要用生物材料，有天然的、有合成的，以及有無(wú)機(jī)。關(guān)于生物材料，我們?cè)谑褂玫臅r(shí)候，大部分都是跟醫(yī)院在合作，得到醫(yī)藥總局批文的相關(guān)材料來(lái)進(jìn)行這方面的研究。因?yàn)槲覀儸F(xiàn)在用的一些材料都是醫(yī)院提供的，我們?cè)诮ǖ臅r(shí)候，就是用三維打印和電紡絲技術(shù)進(jìn)行結(jié)合。這里我們的復(fù)合成型方法，一種是低溫的擠出，一個(gè)是熱熔的擠出，再一個(gè)是常溫的擠出。材料黏度較小時(shí)使用電噴射，材料有一定的黏度時(shí)就用電紡絲，這種技術(shù)在我們說(shuō)的微納芯片的制造中，覺(jué)得做出來(lái)以后太厚了，但是在我們這兒，可能不是太厚，微納芯片在用的時(shí)候，他們跟我聊的時(shí)候就說(shuō)到，這種技術(shù)他們?cè)谟玫臅r(shí)候，一直解決不了薄的問(wèn)題。這是我們建立的系統(tǒng)，這是我們自己開(kāi)發(fā)的平臺(tái)，這是第一代的，第二代馬上就要出來(lái)了，現(xiàn)在我們用這個(gè)平臺(tái)給醫(yī)院做皮膚包括血管等等，都是通過(guò)這個(gè)看上去不像樣的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)來(lái)做。這里面是用低溫水溶性的材料，這個(gè)是常溫的用的是水明膠做的質(zhì)量，這個(gè)是同軸結(jié)構(gòu)的，這個(gè)是梯度結(jié)構(gòu)的，因?yàn)槲覀冋f(shuō)將來(lái)你要做軟骨，中間是梯隊(duì)結(jié)構(gòu)，要研究梯度結(jié)構(gòu)的擠出，再一個(gè)是復(fù)合的，可以看出來(lái)，里面有密密麻麻的網(wǎng)格在里面，這底下就是做的一些細(xì)胞的培養(yǎng)。
我們后期要做一些工作，也向大家匯報(bào)一下。一個(gè)是要擴(kuò)展應(yīng)用的領(lǐng)域，完善這個(gè)方面的設(shè)備，推動(dòng)設(shè)計(jì)與制造一體化的裝備研究。在這個(gè)過(guò)程中，一個(gè)是我們復(fù)合工藝的血管、器官等等相關(guān)，因?yàn)檫@個(gè)是跟兒科在做血管方面的研究。再一個(gè)，復(fù)合工藝就是細(xì)胞打印、組裝。再一個(gè)，是將生物建模與設(shè)備集成，形成從CT直接過(guò)來(lái)，出去的就是生物解體圖，這樣一個(gè)過(guò)程，這是我們下一步要做的研究工作。
最后，用美國(guó)生物學(xué)家諾貝爾獎(jiǎng)獲得者的一句話，用不了50年，人類(lèi)將能夠培育出人體的所有器官。當(dāng)然，最后，我們希望我們的研究能為人類(lèi)的健康做出我們應(yīng)有的貢獻(xiàn)。謝謝大家！