徐弢：面向臨床應用的生物增材制造技術創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)化初步實踐

在2024增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇暨增材制造產(chǎn)業(yè)年會主論壇上，深圳清華大學研究院中心主任、清華大學教授 徐 弢 ，做了題為“面向臨床應用的生物增材制造技術創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)化初步實踐”的報告。


我是做生物3D打印，生物增材制造這個領域的，給大家講一下我們的工作，我首先以這張片子開頭，這個是我們清華大學生物制造團隊經(jīng)常用的，這里給我們的信息就是說醫(yī)學應用的3D打印是一個真正跨學科，交叉的創(chuàng)新領域，您得到的信息從手術的模具、植入物、迭代一步步的迭代，迭代到現(xiàn)在的細胞活體打印。

那么我把這個PPT加了一個維度就是因為我做了一些產(chǎn)業(yè)嘗試，落地的點一到二類的醫(yī)療器械，植入物三類醫(yī)療器械，以及包括未來要發(fā)展成為活體打印的就可能或者是醫(yī)療器械或者創(chuàng)新的藥物，所以它是一個不光是跨技術、跨學科，有可能是產(chǎn)業(yè)模態(tài)的跨越，不單是醫(yī)療器械的發(fā)展。

那么這幾年在醫(yī)療3D打印特別是工信口、藥監(jiān)口支持下，這些重大行業(yè)政策的支持下，給了我們非常大的支持。比如說醫(yī)療器械法規(guī)的發(fā)布在2019年，從發(fā)布到現(xiàn)在讓我們做成醫(yī)療可以產(chǎn)業(yè)化落地的醫(yī)療器械通過3D打印先進制造出來的，到11月份全中國是199個，二類三類的是167個。我這個數(shù)據(jù)是因為我本人也是國家醫(yī)用增材制造標準委員會的專家組成員，我們兩周之前剛在北京開會，這個數(shù)字來自那里，相對非常準確的。

增材制造標準口委員會已經(jīng)換屆兩屆了，兩屆我擔任專家委。那么已經(jīng)發(fā)布了6項的標準，行業(yè)的標準，兩項在研，同時國家的很多的創(chuàng)新體系，重點研發(fā)計劃等等大家比較熟悉，我不展開說了。

現(xiàn)在給大家匯報是我們團隊比較聚焦的，就是活體打印的技術，那么我們做這個技術做了比較長的時間了，這個技術簡單給大家通過這個可以看到，活的細胞可以成為我們打印的墨水，我們叫作生物墨水進行打印，組建人的組織器官為目標的。

這個基礎上我非常榮幸擁有了和我的導師一起擁有了全世界首個的細胞打印專利，也收錄在維基百科里面，我很榮幸作為第一作者發(fā)表了世界上這個領域的第一篇論文。

那么我們在過去了23年當中，做了大量的活體打印的嘗試，創(chuàng)傷的修復、皮膚的打印、可跳動心臟打印等等，時間關系不展開講了。

我們受到非常重要多個媒體關注和報道。因為時間關系也是快快的和大家說一下。

回到今天重要的主題，我特別是回到國內(nèi)，回到清華大學我思考的第一個問題是面向臨床應用，我們這樣的新技術有些什么可能性？今天給大家做三個匯報，第一個是腫瘤上的，針對重大癌癥變相個性化藥物的篩選，第二再生上面我們把具有挑戰(zhàn)的脊髓神經(jīng)這樣世界性難題做了一個嘗試，第三個就是模式在手術方式上面我們世界上首次提出體內(nèi)打印與制造。

我在講腫瘤的話題之前，我和大家匯報，整個的領域里面在發(fā)展，活體領域叫作類器官技術的蓬勃發(fā)展，類器官技術已經(jīng)把人類升級從簡單細胞堆積產(chǎn)生了具有功能性的一些結構體，比如說人類已經(jīng)可以用乳腺的類器官產(chǎn)生的乳液，淚腺類器官能不能產(chǎn)生淚液，以及我們腸道的類器官可以對化合物產(chǎn)生刺激作用。

我們而且類器官在美國FDA允許它作為替代動物模型，兩年前美國已經(jīng)有這樣的準入來做替代動物模型，所以之后的臨床試驗有可能不需要一部分不需要動物實驗，直接通過類器官來監(jiān)測。

這個技術在蓬勃發(fā)展，但是非常需要3D打印，現(xiàn)在在產(chǎn)業(yè)轉化前夕，需要工程化的技術，會對一些做不了，因為我們臨床上標本非常有限，非常少，高效的制造，就像我們看到右邊的圖是我們現(xiàn)有用手工方法，肺癌的類器官有大有小很不均一，我們通過工程化打印的方式就做的非常好。

還有一些其他的，簡單的說一下。

我們就通過3D打印實現(xiàn)類器官的制作，這里是我們的一個簡單的示意圖。您看到的就是我們可以把這些細胞干細胞主細胞打印組裝之后，形成一個一個小的微小的球體，微小的球體就是可能我們需要應用的類器官，這個是我們多個項目的支持。

您看到這個就是一個類器官的展示物。

那么具體怎么用？給大家講幾個案例，這個是我們真實的案例，在膠質瘤，大家知道為什么我們要用，因為每個個體，對藥物是不一樣的，叫作異質性，您的藥可能和我不完全一致，即使同一個病人在不同的階段對腫瘤的藥物的耐藥性也是不一樣的，具體回到我們的案例就是膠質瘤，膠直瘤是切不干凈的一種，所以我們要進行化療，化療的話我們把它的膠直瘤細胞拿到之后進行復制，大量的復制，在體外復制很多的膠直瘤然后再做測試，看看哪種藥對這個病人屬于有效的，具體在案例里面，這個是其中一個病人，其中一個病人的話這個叫作替嗼咗胺這種藥，是一線臨床上指南上要求必須用這個藥，醫(yī)生說必須用這個藥，如果不用的話出現(xiàn)問題會有醫(yī)患關系。

我們做了測試之后發(fā)現(xiàn)這個藥其實沒有用的，您看到這個濃度增加10倍、100倍細胞幾乎殺不死，我們篩選最后兩種藥，所以這個但是醫(yī)生還是用了這個藥，果不其然他耽誤了一兩個月時間，同時經(jīng)歷了化療，實際上可以不用這個藥。但是因為是指南的要求，所以這樣的新技術，真的強力挑戰(zhàn)現(xiàn)有的規(guī)則。

我們很高興看到兩周前，現(xiàn)在中國抗癌協(xié)會，行業(yè)把這個類器官納入了標準，我們看到可喜的進步，還是要等到全國的推廣，是另外下一步了。

第二個臨床應用我們知道重大的中晚期的患者，因為已經(jīng)經(jīng)過多次篩藥幾乎沒有什么選擇，專家和我們說，可以不可以做一百種上市藥或者再做一百種正在研發(fā)的藥，我面臨兩百種藥篩選到最佳，常規(guī)十幾種藥已經(jīng)試過了，沒有其他的選擇，我們找到他進行了3D打印，講一下概念數(shù)據(jù)太多了。

大量一個病人如果做成類器官，這個要做十幾個萬個，肉眼看不了的，需要人工智能的辦法識別，我們找到這樣的藥。

最后一個案例，免疫藥越來越多，Cart藥，但是動輒幾十萬、上百萬的，這個醫(yī)生找到我們徐老師測試一下這個藥到底有沒有效再給病人使用，這些都在開發(fā)。時間關系不講細節(jié)。

所以現(xiàn)在的結論是可以臨床給到我們標本，三周之后給他一個報告，告訴哪種藥相對效的，現(xiàn)在完全建立出這樣的模式了。

這個是第一個話題，第二個就是再生重大損傷的，我們以脊髓損傷為例，把干細胞按照仿生原理做出神經(jīng)纖維素，最右邊上圖就是人類應該是這樣的，我這里還有5分鐘，然后我們進行打印可以實現(xiàn)，我們這個把脊髓打斷，植入我們打印的物質，看左邊就是沒有治療腿是萎縮的，我們可以比較好的恢復。

然后我們又進入了更多的整合更高級的療法，我們可以看到左邊是結合了我們整合的這樣一個治療，您看非常舒展，然后我們再看到這樣一個，看到空白組沒有治療的，爬不過完整的一圈，只是干細胞治療就是兩圈，我們通過聯(lián)用打印治療可以N多圈。

最后我們的創(chuàng)新模式，給醫(yī)生更多手術方式，提出體內(nèi)打印，手術提出胃腸病里面切除掉之后，胃癌之后要進行修復，可以把打印機通過胃鏡技術進入胃腸里面進行現(xiàn)場修復，帶進去打印機，修復這個胃壁的材料、細胞等等進行這樣的一個設計。

這個是我們做的，這個是模型按照1比1的模型做的，可以打印田字形等等都可以非常輕松的實現(xiàn)。

我們在因為胃液里面實現(xiàn)體液的打印，液體下打印，大家打印現(xiàn)在都是在空曠狀態(tài)的，實現(xiàn)容易，如果在液體實現(xiàn)打印很大的難度，我們把這個技術也克服了，這個也是首次在液體下進行全程的打印。

我們這個進行了修復比如說臨床難題，我們展示可以把胎膜補好，非常長的時間21天沒有滲漏，我們通過機器人的體內(nèi)修復打一個小洞，在對角線在里面進行修復等等。這個修復的強度也是非�？捎^的，未來有可能是這樣的修復模式了。

我們的創(chuàng)新性得到了很多美國的關注，包括美國的媒體。

回來之后很多獎勵不講了，獲得了軍隊科技進步一等獎以及國家科技進步二等獎這樣的。

最后我講講轉化，因為今天是產(chǎn)業(yè)，轉化我個人帶著團隊做了三種嘗試，第一個很多大學老師常用的授權轉讓，我剛才提到第一個專利就給了美國一個公司納斯達克上市的公司，他們大家可能聽說過打印肉，就是這家公司的，他們股價最高達到221美金，一千五百多人民幣，我們是每年給我支票這樣的模式，所以我可以非常好的快速的實現(xiàn)這個技術的轉化。

第二個模式聯(lián)合創(chuàng)立了麥普醫(yī)學，是規(guī)模上的3D打印的一個重要的企業(yè)，我創(chuàng)建的，然后我們已經(jīng)信號了針對顱腦封閉，是在中國這樣的高端醫(yī)療器械最大的企業(yè)，這個是我們在國外的臨床應用情況，這個是給到咱們的英雄應用情況，我們已經(jīng)有15個三類注冊證服務了很多的，我們?nèi)�年前在主板上市�?br />
這里就是美國的財富雜志主編來到團隊之后也寫了希望美國企業(yè)家和我們學習一點點小小的中國特色的經(jīng)驗。

最后一個模式也是我現(xiàn)在正在大力執(zhí)行的，為什么之前我8年都在北京，這兩年為什么在深圳，我?guī)е鴮W生們十多位，我在清華大學十年帶著十多位同學南下，每年成立一個公司，我們已經(jīng)成立了三家企業(yè)，都做不同的，底層技術都是一樣的，都是生物3D做出來的，我們有干細胞活性材料的，通過原料級別的影響非常大的再生醫(yī)學大的領域，第二個體內(nèi)制造機器人的實踐，最后一個通過類器官實踐的工作。

這個是我們的學生同學的代表。

這個是我們的第一款產(chǎn)品，很多產(chǎn)品上市了，我們短短兩三年已經(jīng)有現(xiàn)金流了，這個是我們的又是第一波產(chǎn)品，非常契合我們有大型的裝備，類器官，最右邊可以賣大千萬級別的這樣一個大型的裝備。