应对“第三次工业革命”,智能制造生物3D打印技术迎来产业化契机——

种牙,3D打印一次成型

来源:北京日报 2013-8-26 童曙泉

  种植牙前,先3D打印一颗与牙槽严丝合缝的牙模型;骨损伤手术前,先3D打印一个1:1的骨骼模型;利用活的细胞进行纳米级的3D打印,可以制造出心脏瓣膜、皮肤、耳朵……

  在市科委新材料发展中心日前组织召开的北京生物三维(3D)打印前沿技术研讨暨成果对接会上,来自清华大学、北医三院等单位的生物制造技术专家,描述了“生物3D打印”智能制造的技术进展和广泛应用前景。依赖生物领域的3D打印技术,“制造业”将重回北京经济版图,以“智能制造”的形式成为新的经济增长点。

  北大口腔医院主任医师唐志辉告诉记者,他们已经开始动物实验,用生物3D打印技术完成补种牙等口腔修复。对补种牙的人来说,这意味着可以获得一颗和之前几乎一模一样的牙齿。

  传统补种牙手术前,需要先等上几个月,等患者牙槽骨伤口愈合,然后在牙槽骨上打一颗固定假牙用的“螺纹钉”,再过几个月才能在这个“螺纹钉”上安装假牙。整个过程患者至少需要跑三四趟医院,花费大约半年时间。如果需要填补修复牙槽骨,耗时会更长。

  应用新的生物3D打印技术,患者如需要补种植牙,只需要在医院的口腔门诊拍摄X光片,3D数据可以同步传送到郊区的某个工厂,3D打印设备立刻就能用骨质材料进行打印,牙冠部分和原来一样,并与两边牙齿紧密结合。即使加上中间的运输等过程,患者也可以在几天内就种上新牙。

  “更重要的是,3D打印的牙齿有自己的牙根,与牙窝严丝合缝,无需额外填补骨材料。”唐志辉介绍,也无需制备植牙孔固定,几乎没有新的创伤,患者会觉得重新“长”出一颗自己的牙。新的技术使手术更简单,种一颗牙的费用也有望从目前的1.5万元左右下降到5000元。

  唐志辉透露,待国家有关部门批准后,这一技术将在人体上试用。半年内有望在小范围内试用,批量生产和应用大约还需要至少一年多时间。

  这一生物3D打印技术可不光用在种植牙上,也可以用于制作个性化的人工膝关节、髋关节等。比3D打印牙齿更高级的,还有清华大学孙伟团队在国内率先实现的单个细胞生物3D打印,通过细胞组装,模仿天然组织和器官的结构。这样的活细胞3D打印,需要将打印喷头控制在纳米(十亿分之一米)级,通过细胞直接装配组织器官,或是在计算机控制下将干细胞等与基质材料、生长因子等一起构成微滴单元,装配成三维结构后,在实验室最终培养成所需的皮肤、心脏瓣膜等组织和器官。目前,这个团队已经成功制成兔桡骨、人工耳朵等产品。活性大段人工骨的3D打印技术,已经开始申报临床实验批号。

  新材料发展中心主任肖澜告诉记者,目前北京的生物3D打印技术刚刚起步,研发与应用相对脱节,制约了技术、产业的发展进程。“希望通过搭建产、学、研、用的互动桥梁,促进各方紧密合作,推进相关产业快速发展。”据他估计,未来几年,这一产业规模有望达到数百亿元。

  据了解,3D打印已列为美国重振制造业的三大支柱之一,美国政府不但建立了相应的国家创新研究所,还计划首期投入5亿美元用于研发和产业化。作为制造业迅速发展的一项新兴技术,以3D打印为代表的智能制造被誉为“第三次工业革命的重要标志之一”。大规模生产后,由于智能制造完全可用相对低廉的成本完成个性化生产,对现有制造业将形成极大冲击。

2013年08月26日 14:54:40  清华新闻网

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