江阴瑞康健生物医学科技有限公司总裁刘青：3D打印可满足个性化产品需求

5月29－31日，由亚洲制造业协会、中国3D打印技术产业联盟、英国增材制造联盟等单位共同主办的2013年世界3D打印技术产业大会在北京中国大饭店隆重举行。国内外600多位代表出席会议，就3D打印技术发展趋势、3D打印技术产业化、3D打印技术如何与传统产业结合等议题展开讨论。

江阴瑞康健生物医学科技有限公司总裁刘青：3D打印可满足个性化产品需求

江阴瑞康健生物医学科技有限公司总裁刘青
　　以下为江阴瑞康健生物医学科技有限公司总裁刘青演讲实录：
　　今天我主要介绍一下发展现状，然后再简单介绍一下我们公司主要做什么，我们公司的技术和产品，最后根据这几年我们在这方面的工作经验谈一下现状和挑战，以及未来的发展方向。
　　今天谈了很多，我们根据医学影像在临床上的应用，很容易得到病人软组织、应组织的模型，比如说CT或MRI，经过在实验室进行三维图象重建，可以在屏幕上看到可视的。现在大家知道很多三维打印机，如果你有图象的话，就可以输入这个文件，用三维打印机把它打印出来，医学方面的三维重建原理就是这样的。
　　现在CT影像和MRI影像的发展给我们提供了这个可能，以前没有这个东西，我们根本做不了这个。三维重建，根据目前的技术水平，我们很容易把软组织、硬组织都重建出来，这里可以看到，我们可以把骨骼和脊柱很容易的重建起来，如果你对这个病人的血管感兴趣的话，可以看到这个血管上放了支架。你对心脏感兴趣、对主动脉、肾脏感兴趣的话，现在都有技术把这些做出来，这些都不是很大的问题。最难的一点在什么地方呢？你在三维重建的时候，如何进行重建？真实反映到体内的状况就是比较有挑战性的一个问题。
　　这两张图片大家也看到，左边这张三维的结构非常清楚，如果你采用了不适当的方法，或者技术不够好，就得到右边这种情况。所以说，如果你在进行三维重建的时候，不小心得到了右边这张图片，那么得出来的模型就不是真实的模型，我们在工作中经常遇到这样一个问题，就是如何保证三维重建跟体内的真实环境是一样的，需要有一定的技术。
　　目前，三维打印技术已经很多种了，有了图象你就可以用三维打印技术把模型打印出来，像3DP、SLS、SL、FDM，刚才几位教授都讲到过，生物打印，我怎么打印细胞，采用的明胶、光固化的方法结合起来，主要特点就是我可以把细胞打印出来，在体外作为工程的脏器。
　　现在最多的应用解决用三维打印制作病理模型，比如说大夫要开刀了，想在开刀之前做一个手术方案，尽管CT模型、CT扫描也能有一个大概的印象，但还是不如你手里有一个真实的模型这么便利，所以它也应用于病理模型制作。
　　从去年开始，三维打印特别热，最近也有报告，它可以在体外把人的肝脏打印出来，在做肝移植的时候，我事先把肝脏模型打出来的话，根据这个模型的大小，寻找合适的供体，充分做好手术前的规划。还可以把心脏打印出来，根据数据，可以把所有的器官通过三维打印出来，做好手术前的规划和方案的设计。
　　最近，美国一家公司叫Ofard Performance Materials做了颅骨的修复，非常成功。另外在欧洲，有个公司叫LayerWise，这家公司首次用激光烧结的技术，用钛合金做了将下颚的一个关节植入到人体。这是在3D打印领域比较著名的两个例子。3D打印更多的大家是看重个性化的应用，每个病人的身高体重不一样、每个器官大小也不一样，个性化应用是大家非常看好的一个领域。还有口腔牙齿，每个病人都是不一样的。
组织工程器官，根据美国联合器官共享机构的统计，目前至少有113万的患者在等待器官移植，但是器官非常少，但只有1%—2%的供体能够适合做器官的捐赠，能够植入到病人的体内，并不是说每一个死亡病人的器官都能用，所以很多病人在痛苦的等待中因为等不到器官而死亡。所以，这两年组织工程和再生医学工程的发展非常快，如果将来有一天，心脏移植的病人，我事先在体外培养了很多的心脏，你你大号的、中号的、小号的，植入进去就好了。最著名的就是体外膀胱的培养。还有就是08年小鼠的心脏培养试验。
　　康乃尔大学也在打印耳朵，甚至想打印椎间盘，因为椎间盘的损伤是非常严重的，由于人们长期的办公室工作，椎间盘容易突出，这也是非常严重的一个疾病。所以，才想用组织工程的方法，用细胞打印出椎间盘，在体外培养以后植入到病人体内，从来替代病人病变的椎间盘，这是一种很好的想法，目前还处于刚刚开始试验的阶段。所以，目前我们知道这个领域发展得非常快，因为它潜在的能够解决现代人面临的很多健康方面的问题。
　　我们瑞康健公司从2007年就开始做这方面的工作，利用3D打印在组织工程、植入型的医疗器械方面做了很多工作，简单介绍一下我们的技术。我们首先第一个产品是做了三维细胞培养支架，主要是应用在细胞培养上，目前产生的细胞培养方法都是在培养皿里面单层的进行细胞培养。我们知道，细胞在人体内都是三维立体的结构，单层的细胞培养的话，完全在体内模拟了人体真实的环境。我们做细胞培养的目的，是想在体外模拟，看看它跟药物的反应，或者一些病理的模型，单层的话是满足不了这个要求的。所以，现在越来越多的人意识到我们在体外因为细胞培养，必须要进行三维的立体的细胞培养。你会看到这些照片非常简单，我们用三维加工的技术把这个做成多孔的三维立体支架，孔的大小可以精确的控制，这是三维加工技术给我们带来的特点，它非常大的一个优势，就是你很容易控制孔的大小，另外你可以控制纤维的直径，控制结构对细胞的培养也是有非常重要的影响。
　　现在我们已经有好多种产品了，这些产品已经在市面上销售了，基于我们三维打印的技术，我们的产品已经有四五年的销售了。你可以看到我们有三维细胞培养的支架，利用三维细胞培养支架做的三维立体生物反应器，我们是电纺丝技术和三维加工技术结合的产品，这个产品已经在市场上销售了。
　　简单介绍一下我们3D支架有两个系列，一种是聚苯乙烯，我想简单介绍一下三维打印技术给我们带来的最大好处，你可以设计这个结构。这是一个四层的聚苯乙烯结构，每层用不同的颜色表示，第一层和第三层的排列正好错开位了，第二和第四层也是错开位了，聚苯乙烯材料本身是透明的材料，从上往下看可以看到四种颜色，什么意思呢？我们知道，你如果用不透明的材料做支架的话，你在显微镜下观察，很难看到细胞在里面生长的情况，就是我细胞种进去以后，养到什么程度，死了没有，长得什么样，你根本不知道。我们现在用了聚苯乙烯的培养皿，有一个巨大的优点就是你可以随时拿出来在光学显微镜下看，如果对它的生长不满意的话，可以放进去让它继续生长。我们设计了这种聚苯乙烯支架结构，就可以让你做同样的事情，你可以在光学显微镜下，通过调节聚焦的平台，可以一层一层看，这是非常独特的设计，只有3D打印可以做到这一点。
　　我们知道细胞在支架上生长它可以受到孔隙率的影响、孔的大小的影响，所以现在有很多人自己在做组织工程支架，孔是不一样的、海绵状的各种各样的孔的结构，没有办法做统一的比较。所以，美国国立标准研究院把市面上所有的支架都拿来做了筛选，最后选定了3D打印做出来的支架，作为标准的组织工程参比支架。
目前我们这个组织工程支架已经在全球有很多的经销商，我们建立了很大的经销网络。你如果做细胞培养或者化学的话，你知道很多试剂、细胞都可以买到。我们公司最近几年也开展了其他的服务，给一些医院做病理模型制作，像骨盆的模型、骨癌病人的模型，收到了比较良好的效果。我们还开发了一个产品，我们做植入的医疗器械，这里有一个例子，我们做脊柱修复，经常有很多脊柱创伤的病人，椎板被破坏掉了，没有办法再生，我们用可吸收的生物材料打印成椎板植入进去，可以看到骨长得非常好。我们用3D打印技术制作可修复的血管支架，另外还有一个最大的领域就是可吸收支架，我国大概有将近一亿人有糖尿病，这些病人要么做搭桥，要么就是放一个支架，现在国际上很多公司都在做可吸收之际方面的研究，我们都不用做管子，直接用3D打印来做，这方面我们已经有专利了。
　　另外，就是3D打印在组织工程上有很多应用，比如说对血管组织工程，很多病人放血管支架解决不了问题，他需要搭桥，有些情况还比较搭桥，搭桥的话，你就需要从身体别的部分取小一根血管。组织工程就是要解决这个问题，就是我能不能在体外培养出一段血管，你需要搭桥的话，不需要从别的部分取静脉，所以我们做一个组织工程支架。所以，这就是目前我们公司做的情况，目前我们公司处于世界领先的地位。
我们现在面临的挑战是什么呢？我们现在的现状，包括我们讲的例子，包括我们公司的产品，我们3D打印能够解决一些目前解决不了的问题，比如说一些个性化产品，3D打印能够很精确的控制支架孔隙的大小，可以做细胞培养支架和可植入的产品，这是目前3D打印的优势所在。问题在什么地方？应用范围还不够广，昨天听了一些报告，就是说3D打印还不是一个替代性的技术，只适用于个性化的产品，大规模化的生产成本最低，所以这是我们现在面临的问题。
　　另外，3D打印技术现在还比较慢，稍微打印大一点的东西比较费时间，有时候成本自然就会高。另外，你要是做个性化的植入，你做临床实验的时候，每个人病人植入的产品大小不一样，临床方案设计时，样本怎么统计，这都是现在面临的问题，我们下面还需要进行进一步探讨。
　　未来的发展方向，目前我们现在有什么问题，我们就需要解决这些问题。所以说，我们希望将来有了这种需求，技术就会发展，进一步提高我们3D打印的速度，带来我们成本的下降。希望我们将来应用领域的发展、规模化的扩大，现在举一个简单的例子，血管支架这个东西应该每年是几十亿的规模的市场，如果这个东西能够成功的话，对我们3D打印会带来一个非常正面的影响。
　　3D打印必须在医学方面必须是多学科的合作，我们刚才看到了，影像科学的发展、计算机数据处理、机电，我们现在现有的一些3D打印机是满足不了要求的，比如说我们公司机器完全是自己做的，需要你需要有机电方面的人才，还需要懂材料，所以多学科、交叉学科的合作，必须有合作才能走得更远，未来最重要的一点就是材料加工工艺的发展，适合于3D打印新材料，能够打印出来直接植入到人体的一些新材料，比如现在我们用的聚乳酸材料还不是最好的，今后是不是能打印更好的材料都在研究过程中。比如说我们做出来一个肌肉的形状、心脏的形状，摸起来能像肌肉和心脏，目前还做不到，这些都是我们未来要解决的问题。来自中国3d打印产业联盟