徐弢博士：3D生物打印刻劃遠程醫(yī)療

　

接受采訪時，徐弢博士剛遠途出差回來。在他位于廣州科學的辦公室里，光線明亮，窗外一片綠意，一只黑色電腦包隨意放在辦公桌旁邊的地上。

這位細胞打印美國專利的所有者，曾打印出一只動物心臟。他以第一作者身份發(fā)表了世界上首篇學術性細胞打印論文，其首創(chuàng)的器官打印技術被美國《Business2.0》雜志評為“二十一世紀改變世界的六大技術之一”。2001年徐弢赴美留學，8年后歸國創(chuàng)業(yè)，與師弟袁玉宇一起成立廣州邁普再生醫(yī)學科技有限公司(下稱“邁普公司”)。

從實驗室到成立公司，徐弢說自己思維上最大的改變就是從以往的技術出發(fā)變成了現(xiàn)在從市場需求出發(fā)。目前，邁普公司的3D打印硬腦膜補片和尿失禁懸吊帶兩種產品已經上市，個性化顱骨產品正在臨床階段，還有一款糖尿病足產品正在重點研發(fā)。

一張硬腦膜補片的商業(yè)化之路

大腦腦膜受損，用一張類似膏藥的膜貼上，細胞自然爬升覆蓋，最終受損處愈合，所貼的膜在“功成身就”后自然降解。

這張神奇的“膏藥”是生物3D打印生產的硬腦(脊)膜補片(商品名為“睿膜”)，由邁普自主研發(fā)，是我國首款獲得中國食品藥品監(jiān)督管理總局(CFDA)批準的生物3D打印產品。

相對于傳統(tǒng)技術生產的同類產品，生物3D打印生產的硬腦(脊)膜補片因高度模擬自體腦膜的ECM(細胞外基質)微觀結構，不僅能快速促進自體細胞及血管定向、有序地生長爬行，而且無任何化學殘留、發(fā)熱及病毒傳染的風險，一年后最終降解成水和二氧化碳。

世界范圍內使用睿膜的患者已有數萬例，其中中國一萬余例。徐弢告訴《第一財經日報》記者，強生、美敦力等公司十幾年前就開始生產腦膜補片，占據大量的市場份額，而新生面孔睿膜之所以能切入這個市場，是因為現(xiàn)有腦膜補片產品多為動物材料，而動物源的膠原蛋白類存在吸收過快、有發(fā)熱風險等缺陷，日本甚至發(fā)生過一百多名患者因使用動物材料的腦膜補片而感染瘋牛病的事件。睿膜所使用的合成材料則避免了這些問題�！邦Ｄ�剛好適應了此類產品升級換代的需要�！毙鞆|說。

現(xiàn)在聽來似乎睿膜的橫空出世十分順利，實則不然。長達五六年的研發(fā)周期不談，睿膜面世后的推廣也歷經困難。徐弢的搭檔袁玉宇回憶，他們第一次去國外參加全球最大、規(guī)格最高的醫(yī)療器械展，因產品僅僅用塑料袋裝著，他們一度被人誤認為是騙子。5天飛5個國家去面見代理商的“空中飛人”日子也沒少體驗。

睿膜比動物材料的產品貴大概10%～20%。徐弢認為，對植入式醫(yī)療產品來說，其實價格并不那么敏感，人們會因為質量好而使用而并非因為便宜才使用。因此睿膜走出國門并未自掉身價，其定價與主要競爭對手強生公司的價格是差不多的。

睿膜目前已經拿到歐洲、中國、韓國等地的相關認證，目前正在做美國的認證。徐弢透露，一家業(yè)內排名非常靠前的美國公司已表示希望跟邁普在美國進行全面合作的意向。

生物3D打印進化論

生物3D打印最早出現(xiàn)在上世紀90年代，最初是打印一些醫(yī)學模型，另外在牙科手術導板等方面有廣泛應用。過去20年，生物3D打印的生物材料越來越豐富，涉及金屬、陶瓷、高分子甚至細胞等具有生命活性的物質，創(chuàng)新應用也層出不窮。

孫偉教授以及清華大學生物制造創(chuàng)新團隊將生物3D打印技術按使用的生物材料的生物性能和產生時間分為四個層次：

一是制作幫助醫(yī)生進行手術分析的原型，這是用無生物相容性要求的材料制成的，應用包括3D打印醫(yī)療模型以及手術導板。邁普公司櫥窗里陳列的數個3D打印的人腦模型就是此類產品，這些逼真的模型是根據醫(yī)院提供的數據經處理轉化為三維數據后并打印出來的，可以幫助醫(yī)生制定精確的手術計劃。

二是采用生物相容性好、非降解的材料制作永久植入體，最常用于骨等硬組織移植物，但這類材料呈惰性，與人體組織不發(fā)生反應。

三是采用具有生物相容性且可以降解的材料制作組織工程支架，并且植入支架可激活人體自主的修復機制，達到一定程度的組織再生修復目的，如睿膜。

四是采用活性細胞、細胞外基質、生長因子等，模擬人體組織的天然結構，進行可控有序組裝，制作具有生命功能的體外仿生三維生物結構體，應用包括再生醫(yī)學中人體組織器官的替代修復，以及藥物篩選中細胞組織藥理模型等。這種層次即細胞及器官3D打印，是現(xiàn)代意義上的生物3D打印。

3D打印也是許多資本爭相追逐的領域。根據國際快速制造行業(yè)權威報告《Wohlers Report 2014》數據，2013年全球3D打印銷售收入達30.7億美元，其中生物3D領域的應用占13.7%，復合平均增長率為34.9%。Wohlers公司預計，未來3D打印產業(yè)將繼續(xù)保持兩位數的增長速度，到2020年將達到210億美元的市場規(guī)模，其中生物3D打印增長勢頭更為強勁。

生物3D打印的標準化產品最早是2007年由意大利公司開發(fā)出來的髖臼杯，該產品模擬骨小梁的微觀結構，便于骨組織的長入。大部分生物3D打印的標準化產品都集中在骨科領域。

徐弢解釋，骨頭的常見替代材料是鈦合金，為使其與人體骨頭更匹配，就需要降低鈦合金的強度，就要在上面打一些孔使其成為蜂窩狀，使用傳統(tǒng)的制造方法既耗時長成本又高，而3D打印則可以很好地解決這個問題。
　
還有一塊意義重大的領域是細胞打印。這也是徐弢此前重點研究的領域。目前，世界上已有公司利用細胞打印的技術打印出肝臟、腎臟等用作藥物試驗。對于此，徐弢表示，細胞打印的組織修復產品，雖然技術局部取得突破，但目前各國都未有相關的注冊法規(guī)，對產品的評價還存在巨大挑戰(zhàn)，產業(yè)化應用目前還未見報道，預計產業(yè)化應用要15年甚至更長的時間。

根據美國器官資源共享網絡(UNOS)公布的數據，目前美國每天有超過11萬人等待器官移植，而捐贈人數只有0.7萬人;全世界大約每1.5小時就有一名需要進行器官移植的病人因等待而死亡。據估算，中國每年對組織器官修復及移植的需求將超過1000萬例，現(xiàn)有市場規(guī)模超過1000億元人民幣。

是否可以利用3D生物打印技術打印出器官以緩解供體缺乏難題?徐弢說，理論上是可以的，但還需要很長的時間才能轉化成實際應用。以打印心臟為例，心臟是人體最復雜的器官之一，打印器官理論上需要把動物心臟細胞，如心肌細胞、纖維細胞和血管細胞準備培養(yǎng)好，經過3D打印機噴涂，為了保持細胞活性，還要準備特殊的培養(yǎng)器，提供氧氣、控制溫度和合適的酸堿度，保證細胞存活。因此，上面所說的步驟只是從理論上來講，現(xiàn)實中涉及到細胞的選擇、材料的選擇和生物因子的選擇，每一個都是大課題。

然而，一旦這個方向有所突破，實現(xiàn)細胞打印對活體組織及器官的再造，將是人類現(xiàn)代醫(yī)學歷史上的劃時代成果，引領一場醫(yī)療革命。
來源：一財網