
3D打印技術(shù)在醫(yī)學領(lǐng)域大步向前地持續(xù)發(fā)展,是我國與發(fā)達國家同步發(fā)展的一個高科技領(lǐng)域。生物3D打印作為其中一個重要分支,其發(fā)展也倍受關(guān)注,今年,我國在3D生物打印的管理和科研領(lǐng)域都取得了前所未有的進展。令人興奮的是,近日,我國科學家又攻克了3D生物打印血管的核心技術(shù)。承擔國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃("863"計劃)3D生物打印血管項目的藍光英諾日前首次展示了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的3D生物血管打印機。
突破一:研制用于3D打印血管的"生物墨汁"
盡管近幾年很多國家都參與了采用3D生物打印技術(shù)制造可移植器官的"競賽",但是大家面臨同一個障礙——如何形成微小而且具有生物相容性的血管,使其具有為移植器官運送氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)的能力。而突破這一障礙需要找到合適的血管打印材料,其物理特性和生物相容性必須與整個器官組織相容,并采用這些材料打印出數(shù)以萬計具有多分叉結(jié)構(gòu)的血管。
據(jù)相關(guān)負責人介紹,3D生物打印截然不同于使用鈦合金、生物陶瓷、高分子聚合物等原材料的工業(yè)3D打印。兩者的根本區(qū)別在于‘活性’。3D生物打印是打印出含有細胞成分并具有生物學活性的產(chǎn)品。
一年多前,3D生物打印血管項目入圍國家"863"計劃,科研時間定為3年,而研究項目組僅用一年半的時間就提前實現(xiàn)了重要技術(shù)突破,開創(chuàng)性地研制出3D生物打印血管必需的"生物墨汁",其技術(shù)基礎(chǔ)被稱為"生物磚"。
據(jù)專家介紹,生物磚是一個由種子細胞(干細胞、已分化細胞等)、生長因子和營養(yǎng)成分等組成,精準且具有仿生功能的干細胞培養(yǎng)體系。它結(jié)合其他材料可被層層打印出產(chǎn)品,對打印產(chǎn)品進行培育,可形成具有生理功能的組織結(jié)構(gòu)。
"千人計劃"國家特聘專家、美國毒理科學院院士、國際再生醫(yī)學研究應(yīng)用與規(guī)范聯(lián)盟主席、藍光英諾首席科學家康裕建教授表示,項目開創(chuàng)性地研發(fā)出"生物磚"技術(shù),用于復制胚胎發(fā)育時期的各種微環(huán)境,使干細胞在體外可以得到精確的定向分化控制,使器官打印成為可能。
突破二:建立3D生物打印核心技術(shù)體系
據(jù)專家介紹,更重要的是,項目組建立了以干細胞為核心的3D生物打印技術(shù)體系,其包括醫(yī)療影像云平臺、生物墨汁、3D生物打印機和打印后處理系統(tǒng)四大核心技術(shù)體系。其中,云計算大數(shù)據(jù)平臺可為3D生物打印提供精準的數(shù)字模型;3D生物打印機則能讓細胞實現(xiàn)精準排列分布。
為了促成跨多學科合作,在"技術(shù)+資本"的合作模式下,又一名"千人計劃"國家特聘專家,先后受聘于英國利茲大學、新加坡國立大學的英國機械工程師學會高級研究員周惠興教授加入藍光英諾,主要負責3D生物打印機開發(fā)工作。
據(jù)介紹,此次展示的3D生物打印血管系統(tǒng)具備空間旋轉(zhuǎn)平臺、雙噴頭打印技術(shù)、可視化互動打印操作系統(tǒng)、噴頭及環(huán)境控制系統(tǒng),可以打印出血管獨有的中空結(jié)構(gòu)、多層不同種類細胞。
"配合‘生物磚’技術(shù),依靠云平臺的數(shù)據(jù)模型支撐,借助3D生物打印機,我們成功地實現(xiàn)了血管再生。這是構(gòu)建人造生物活性器官的基礎(chǔ)。"康裕建教授強調(diào)。
突破三:技術(shù)結(jié)合資本構(gòu)建科研新環(huán)境
項目組專家表示,3D生物打印血管項目的突破也是技術(shù)與資本有機結(jié)合的成果。根據(jù)藍光發(fā)展的公告,該公司已投入2.15億元用于項目技術(shù)研發(fā)和科研團隊建設(shè)。其中,藍光英諾建立了合伙人機制,由核心人員對公司進行增資,增資總額為1615萬元,F(xiàn)在,位于成都高新西區(qū)的3D生物打印創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)園區(qū)——"藍光·光谷"的主體大樓已經(jīng)封頂,正在實施內(nèi)裝、實驗室改造及實驗設(shè)備采購,2016年8月底將建成投入使用。
"不只是創(chuàng)業(yè)模式的革新,從技術(shù)層面而言,藍光英諾3D生物打印技術(shù)成果也是我國經(jīng)濟新常態(tài)下‘互聯(lián)網(wǎng)+’模式的具體體現(xiàn)。‘互聯(lián)網(wǎng)+’的重點在于‘+’的延伸、拓展,即和其他行業(yè)與技術(shù)的結(jié)合、嫁接等。"藍光發(fā)展董事長楊鏗表示。
根據(jù)規(guī)劃,藍光英諾將借助醫(yī)療影像云平臺、生物墨汁、生物打印機和打印后處理系統(tǒng)四大核心技術(shù)體系建立3D生物打印創(chuàng)新鏈,與各國醫(yī)療機構(gòu)、科研院所等拓展3D生物打印技術(shù)應(yīng)用和滿足個性化健康需求的產(chǎn)業(yè)鏈。
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