3D打印仿生人骨 推動(dòng)牙齒矯正進(jìn)入個(gè)性化定制時(shí)代

有了斷骨，3D打印的可再生人骨，能夠順利幫助我們接骨重生；皮膚潰爛缺損，3D打印的可再生皮膚為我們提供了一次性植皮的可能……這些看似出現(xiàn)在科幻電影中的畫面，因?yàn)榭萍嫉倪M(jìn)步，已經(jīng)走進(jìn)了我們的生活。

“我們利用生物3D打印納米生物活性材料解決人體骨缺損的問題，通過打印人體活性細(xì)胞，打印出人造皮膚，解決皮膚缺損等問題，為廣大的患者提供了全新、安全的修復(fù)方案。”西安博恩生物科技有限公司負(fù)責(zé)人張弛說，如今這項(xiàng)高精尖的硬技術(shù)有了更接地氣的應(yīng)用——推動(dòng)牙齒矯正進(jìn)入個(gè)性化定制時(shí)代。

骨缺損修復(fù)重建 向世界臨床難題發(fā)起挑戰(zhàn)

3月23日，走進(jìn)博恩生物展室，展廳內(nèi)擺放的3D打印人骨、人體手部組織模型、牙齒隱形矯正器等展示品和滿墻的榮譽(yù)證書，彰顯著這家生物科技企業(yè)的實(shí)力。

博恩生物研發(fā)團(tuán)隊(duì)主要來自西北工業(yè)大學(xué)生物增材制造團(tuán)隊(duì)。為了響應(yīng)“把論文寫在祖國大地上”的要求和陜西省深化 “三項(xiàng)改革”、讓更多產(chǎn)品從實(shí)驗(yàn)室走向市場的號(hào)召，西北工業(yè)大學(xué)汪焰恩教授率先帶領(lǐng)著生物增材制造團(tuán)隊(duì)將一項(xiàng)3D打印機(jī)從紙上的論文變成了實(shí)實(shí)在在看得見摸得著的產(chǎn)品。

“早在2003年，我們就把第一代生物3D打印機(jī)樣機(jī)研制出來了，但打印什么產(chǎn)品，既符合國家發(fā)展戰(zhàn)略需求，也符合老百姓的生活需求呢？經(jīng)過與多家醫(yī)院的深入交流，汪焰恩教授率團(tuán)隊(duì)決定，用它來打印一塊‘活’著的骨頭。”張弛說，這個(gè)決定源于汪焰恩教授的父母是殘疾人。本著為患者減輕病痛，他們向骨缺損修復(fù)重建這項(xiàng)世界臨床難題發(fā)起挑戰(zhàn)。

打印人造骨，選用什么材料是團(tuán)隊(duì)面臨的第一道難關(guān)。

“通過對(duì)多種材質(zhì)的植入物進(jìn)行詳細(xì)研究后，我們篩選出最適合做人造骨的純生物級(jí)的生物活性材料——羥基磷灰石。這是人體骨骼中含量最高的材料，在人體骨骼無機(jī)鹽成分中占比75%，具備良好的骨傳導(dǎo)性和骨誘導(dǎo)性，最適合用來作為人造骨的材料?！睋?jù)張弛介紹，用它打印出的人骨可以誘導(dǎo)細(xì)胞攀爬，讓人造骨在體內(nèi)實(shí)現(xiàn)“生長發(fā)育”。

但由于納米級(jí)羥基磷灰石這種材料是粉末質(zhì)地，很難做成復(fù)雜的形狀，尤其再遇到3D打印技術(shù)，如何能將它粘合在一起打印成型呢？新的難題又出現(xiàn)了。

為了找到合適又安全的黏合劑，研發(fā)團(tuán)隊(duì)嘗試了上百種不同的方案，終于找到了一種“有機(jī)生物墨水”。這種“有機(jī)生物墨水”能夠完美地讓羥基磷灰石固定成型，并且不會(huì)對(duì)人體造成任何損傷。

有了合適的材料，仿生人骨就能打印出來了嗎？在實(shí)際打印過程中，研發(fā)團(tuán)隊(duì)又面臨一個(gè)新難題－打印出的是實(shí)心骨頭。“我們都知道，人體骨骼并不是實(shí)心的，而是具有明顯的松質(zhì)骨和密質(zhì)骨的區(qū)分，人骨有天然的孔隙率，那么打印出的人造骨也只有做出具備仿生結(jié)構(gòu)，并且保證骨骼的生物活性，這個(gè)才有意義，不然就是一塊死骨頭?！睆埑谡f。

攻克難關(guān) 第一臺(tái)生物活性3D打印機(jī)讓人造骨“活”起來

為了讓打印出的骨頭“活”起來，團(tuán)隊(duì)不斷攻克一個(gè)又一個(gè)難題。

粉末狀羥基磷灰石材料，在打印過程中，噴嘴噴涂時(shí)非常容易形成團(tuán)聚效應(yīng)，難以達(dá)到理想的效果?！拔覀冞M(jìn)行了上千次實(shí)驗(yàn)研發(fā)出的第一臺(tái)生物活性3D打印機(jī)，獨(dú)創(chuàng)的超細(xì)噴嘴陣列以及超微振動(dòng)噴灑技術(shù)，在一系列算法的精準(zhǔn)控制下，可以讓打印出來的人造骨骼具有與生物骨骼一致的外觀形狀，還可仿制出生物骨骼微觀形態(tài)，這就為人造骨的成活提供了條件?！睆埑谡f，這項(xiàng)技術(shù)處于國際先進(jìn)水平。

眾所周知，人體的骨頭中間有很多孔隙生長著許多毛細(xì)血管，且有血液流通。為讓打印的人造骨實(shí)現(xiàn)這一功能，研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過對(duì)“滲透率”的研究，保證打印出來的人造骨植入人體后，能夠發(fā)揮和人體骨同樣的作用。“這樣的仿生骨植入人體后，能參與人體新陳代謝自動(dòng)降解，并引導(dǎo)骨細(xì)胞重組生成自體骨，真正實(shí)現(xiàn)‘活’起來?！睆埑谡f，由這種工藝和設(shè)備制成的植入骨支架、植入骨填充顆粒等具有多孔結(jié)構(gòu)均勻的優(yōu)點(diǎn)，可用于骨修復(fù)、骨腫瘤、骨缺損等病例，造福廣大患者。

拓寬發(fā)展路徑開發(fā)新產(chǎn)品 產(chǎn)業(yè)化發(fā)展駛?cè)肟燔嚨?br />
目前，博恩生物的骨科系列產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段。“生物活性3D打印機(jī)的研發(fā)成功，讓我們的產(chǎn)品不僅僅局限于打印仿生人骨，我們還在探索3D打印人體皮膚，以至于未來的打印人體器官。”張弛說。

“我們目前是從小白鼠、小兔子等動(dòng)物的身上提取了活性細(xì)胞，經(jīng)過培植后，再通過3D打印出人造皮膚?！?張弛說：“我們正在探索真皮層中汗腺、毛囊、皮脂腺等結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定打印技術(shù)，做到與自然皮膚高度接近，植入到人體上一樣會(huì)呼吸、有汗腺。目前還在臨床試驗(yàn)階段，未來，這項(xiàng)技術(shù)或許能為皮膚損傷患者帶來希望。”

據(jù)介紹，博恩生物擁有目前全國最大的骨密度數(shù)據(jù)庫，除了人造骨、人造皮膚等系列產(chǎn)品，博恩生物還以骨發(fā)育能力與生物力學(xué)為基礎(chǔ)，基于骨密度數(shù)據(jù)自主研發(fā)了齒科隱形矯治器產(chǎn)品。

“牙齒矯正歸根到底也是骨骼重建的過程，牙齒移動(dòng)依靠生物力學(xué)，而生物力學(xué)又促進(jìn)了骨骼的改建過程，技術(shù)其實(shí)本質(zhì)是相通的?！睆埑谡f，因?yàn)榛颊叩倪m應(yīng)癥不同，所以僅用一種方案或一個(gè)產(chǎn)品，很難達(dá)到理想的矯正效果。基于強(qiáng)大的技術(shù)儲(chǔ)備，他們的研發(fā)團(tuán)隊(duì)能夠根據(jù)患者的適應(yīng)癥開發(fā)出符合醫(yī)生要求、符合患者矯正路徑的個(gè)性化定制產(chǎn)品。

“我們的產(chǎn)品進(jìn)入市場以來反饋非常好，目前通過個(gè)性化定制的牙齒矯正器已經(jīng)銷售到了全國上千家診所和醫(yī)院，產(chǎn)業(yè)化發(fā)展駛?cè)肓丝燔嚨?。”張弛坦言，博恩生物的快速發(fā)展，離不開西安科創(chuàng)環(huán)境的支持。早在企業(yè)成立之初，他們不過是憑借過硬的技術(shù)實(shí)力，在創(chuàng)新大賽上取得了優(yōu)異成績。由此，他們不僅拿到了首輪400萬元的投資，還受到了陜西省創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)共同體的認(rèn)可和關(guān)注，并且成功落戶陜西省創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)共同體孵化器。

“對(duì)于企業(yè)來說，我們一心搞科研，創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)共同體幫我們解決了企業(yè)發(fā)展的后顧之憂，幫助我們成功申請(qǐng)了國家高新技術(shù)企業(yè)，還幫助我們對(duì)接市場，助推企業(yè)加速發(fā)展?！睆埑谡f。

西安報(bào)業(yè)全媒體記者 關(guān)穎

高科技

厲害了

3D打印

好{:mocs_24:}{:mocs_44:}

不錯(cuò)呀

貴不

范福利特 發(fā)表于 2024-3-27 09:11
高科技

是的

梅花凌寒獨(dú)自開 發(fā)表于 2024-3-27 11:01
3D打印

對(duì)

不錯(cuò)

高科技

好的

看看

好

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