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    黑彩代理赚100万判几年: 胡庆夕:生物3D打印可实现组织完美形态修复

    腾讯科技2013年5月31日 15:57 点击:816

    时时彩网络平台 www.qlgr.net  5月31日消息,首届世界3D打印技术产业产业大会于5月29-31日在北京中国大饭店隆重举行。在会上,上海大学快速制造中心主任、教授胡庆夕发表演讲,胡庆夕表示,生物增材制造技术,就是现在说的生物3D打印,它是伴随着我们增材制造技术或者叫三维打印技术,逐渐形成一个全新的研究领域。从组织工程和生物制造技术进行缺损的修复,能有效地解决一个自体的移植。生物三维打印的发展,要解决的就是这方面的问题,所以它展现了巨大的应用空间。

    胡庆夕称,生物三维打印技术设置的门槛比较高,牵涉的技术比较多,其中解决几个方面的问题,一个方面就是生物材料,再一个方面就是生物的建模,另一个是关于工艺方面或者设备方面。

     

    胡庆夕:生物3D打印可实现组织完美形态修复

     

    上海大学快速制造中心主任、教授胡庆夕

    以下为上海大学快速制造中心主任、教授胡庆夕演讲实录:

    胡庆夕:大家好,昨天到今天我们从3D打印到生物3D打印已经接受了很多这方面的知识的,今天我主要是给大家介绍一下我们做的工作,主要介绍几部分,一个是中心的情况介绍,背景、意义、国内外的情况,以及后面的三个工作。

    我们中心是2001年和华东科技大学共同建立了快速制造工程中心,我们中心目前3D打印的设备种类方面是最全的,工程应用方面也是最成熟的。所以,我们一直致力于三维打印以及生物三维打印,以及快速模具这方面的研究和应用。我们在近十年的时间里,做了数十万的关于3D打印的产品,目前我们与上海第九医院、新华医院等等都进行了合作。

    从装备来说,在测量装备方面我们有17台先进的测量装备。在三维打印方面,我们的装备现在是有15台,就差一个,现在没有金属粉末,其他的各种全部都有了,而且我们基本上是每种两台。这是我们的实验室,包括数据处理、3D打印、快速模具以及后处理的。

    在应用方面,包括在医学上的,当时这是上海的第一个儿科医院,当时给连体婴儿做的,当时在中央电视台也做了报道,还有头骨的、汽车的仪表盘等等。这是当时美国一个公司在上海北外滩当时要投标建设一个楼房,这是我们做的各种客户的产品,这是摩托车。

    我主要介绍的是后面的部分,关于三维打印,因为在我们的中心,一部分是为企业的工程应用服务,再一部分就是我们做的研究。研究围绕着生物制造方面,或者叫生物三维打印,最早我们的研究是研究工艺,用三维打印来做,就是现成的设备。通过多年的研究开始发现,用现成的设备存在很大的问题,我们在后面会提到。

    前面的老师都已经讲了关于生物三维打印的意义,我们从中也可以看出来,因为我们各种组织器官的障碍是我们人类健康的一个主要危害之一。再一个,在前面西安电子科大的老师也讲了,它在我们医学上的应用是非常广泛的,这样的病例也是非常多的,存在的问题,我们一直在问,是不是有一天我们人类器官的人工制造成为可能?使众多的由于疾病、事故或者战争导致的器官缺损这样的患者能够全部被治愈,后来出现了组织工程,就是我们现在说的再生缺损组织修复。通过这种方式,三维打印最后要形成自身有功能的活体组织,也就是永久性的替代。再一个,按照组织的缺损形状任意塑形,实现完美形态修复。

    我们知道,生物增材制造技术,就是我们现在说的生物三维打印,它是伴随着我们增材制造技术或者叫三维打印技术,逐渐形成一个全新的研究领域。

    从组织工程和生物制造技术进行缺损的修复,能有效地解决一个自体的移植,因为我们知道用自己的骨或者是皮肤来修复自己,那是创伤修复创伤。生物三维打印的发展,要解决的就是这方面的问题,所以它展现了巨大的应用空间。

    在国内外的研究,生物三维打印技术设置的门槛比较高,牵涉的技术比较多,我们从这里可以看出,我们将各个学科的交叉,实际上要解决的就是几个方面的问题,一个方面就是生物材料,再一个方面就是生物的建模,以及包括它的制造和它的工艺,要解决这方面的问题。通过这些问题的解决,实现再生的结构体,就是现在说的细胞的打印,直接出来支架,来修复我们说的骨骼、软骨、血管、皮肤,或者是心脏等等。

    在这个研究过程中,生物制造前面已经讲了,主要包括这几个方面,层次上的术前的医疗模型,就像我们做的连体婴儿,那就是术前的医疗模型,给医生进行分析使用的。再一种就是替代物的,就是我们做的很多假体。再往上走一个部分,就是我们现在说的组织工程支架,可以降解的。到现在开始做的一些研究,就是用细胞直接做器官。

    在生物建模方面,国内外现在都很多,实际上在这个方面做的最具有代表性,就是比利时的Materialise公司,我们一直在应用它的软件,在国内也有从事这方面的研究,我们在这方面也做了一些工作,对称缺损骨的模型,非对称的等等。

    再一个是关于工艺方面或者设备方面,一个就是基于我们三维打印的再生支架这方面的制备,这方面的制备是成为国内研究的一个焦点,美国、新加坡、韩国、德国等等都在做,包括国内清华、西交大都在做这方面的工作,而且已经取得了很显著的成绩。我们刚开始研究的时候,基于三维打印的方法,采用了不同的三维打印工艺,比如说PLA、FDM等等。我们知道,虽然三维打印可以制造任意复杂支架的外形,但是它在形状的精度很难实现200微米以下的微孔,这是三维打印存在的缺陷。当然,随着它制造的技术不断地完善,它可能会做更精细的零件。在目前的情况下,对于微结构形态存在很多技术的壁垒,这是我们在使用现有的装备在研究的过程中发现的。

    再一个,基于电纺丝的再生支架制备工艺,美国、韩国、意大利、包括我们国内都在从事这方面的研究工作,我们也采用电纺丝运用不同的材料进行再生支架这方面的工作。再一种就是把这两项技术组合、综合,采用这种技术现在刚刚开始,从我们所查到的文献看到,像葡萄牙用FDM和电纺丝技术的结合,韩国也是FDM和电纺丝的结合,用生物材料进行这方面支架的制备。我们将常温挤出成型和电纺丝结合,进行再生支架的制备。这种制备是采用三维打印的方式,主要是保证支架的性能。我们利用电纺丝是弥补它的不足,就是微观的结构。

    在这个方面,因为我们在研究的过程中,当时我们没有用电纺丝的时候,开始出现一个宏观支架的结构,在进行细胞培养的时候发现细胞有的时候放进去以后,它就自己放下沉积,中间没有能把它截住的地方。这个微结构的问题一直解决不了。再一个就是细胞的组装,国内国外在这个方面做了大量的工作,细胞组装技术是得到了国内外学者的重视,挤出成型、电喷射成型等等,已经得到了这方面的认可。

    再生支架的建模,因为我们前面很多年做了这方面的工作,最早我们用的是上面那个,就是说要用很多软件来完成建模。这个在医学上是很难实现的,包括我们工程上的很多软件都用到了。到后来,我们就提出来要做下面这个,基于医学图象的缺损骨再生支架建模方法,我们就提出这样一个架构。再生支架在建立的过程中,我们对它提出来一个就是它这个模型的特征,一个就是外部的模型特征,这就是说拿一个缺损的形状,再一个就是内部模型的特征,它分为两个部分,大家看到的很多就像搭架子一样,宏观的结构形状?;褂幸恢质俏⒐鄣?。宏观结构是可以通过建模实现的,所以在这里面,宏观结构我们利用的是三维打印,包括外形,不可建模部分我们是用的电纺丝来完成这个工作。

    实际上我们建模在这里面要获取缺损部分的模型。这一块的建模刚才几位老师都有很多介绍,实际上就是通过建立一个单元的结构图,然后组成一个外形形状,进行运算,接得到了这样一个宏观结构。宏观结构的种类有很多,一种是大家看到的这种形式,这是我们通过三维打印实现的微孔结构。

    这个结构可以是圆柱体、球体等各种各样的形状,你可以根据自身的需要去建模,大部分建模都是圆柱形的,有60度的,有90度的,这是内部的结构,医学的三维软件。这是我们自己建的一个软件,这里面就包括刚才讲的三个过程,CT数据过来,然后进行重建,重建以后获取缺损部位,然后再进行微结构的构建,微结构是你自己可以输入,你要得到多大的结构,他们之间的间距多大,然后得到我们要的结构。

    这是一个非对称的,因为我们说人是基本上对称的,对称的建模方法基本上覆盖了人体的90%多,非对称的只有很小一部分,我们人的中间部位这一块是非对称的,因为当这一块缺损的时候,你想利用现有的数据,是没有的,你没有办法来获取它的三维数据,这时候你要进行一个非对称的建模。

    再一个就是关于三维打印复合成型部分,在这个方面的研究。一部分就是要用生物材料,有天然的、有合成的,以及有无机。关于生物材料,我们在使用的时候,大部分都是跟医院在合作,得到医药总局批文的相关材料来进行这方面的研究。因为我们现在用的一些材料都是医院提供的,我们在建的时候,就是用三维打印和电纺丝技术进行结合。这里我们的复合成型方法,一种是低温的挤出,一个是热熔的挤出,再一个是常温的挤出。材料黏度较小时使用电喷射,材料有一定的黏度时就用电纺丝,这种技术在我们说的微纳芯片的制造中,觉得做出来以后太厚了,但是在我们这儿,可能不是太厚,微纳芯片在用的时候,他们跟我聊的时候就说到,这种技术他们在用的时候,一直解决不了薄的问题。这是我们建立的系统,这是我们自己开发的平台,这是第一代的,第二代马上就要出来了,现在我们用这个平台给医院做皮肤包括血管等等,都是通过这个看上去不像样的实验平台来做。这里面是用低温水溶性的材料,这个是常温的用的是水明胶做的质量,这个是同轴结构的,这个是梯度结构的,因为我们说将来你要做软骨,中间是梯队结构,要研究梯度结构的挤出,再一个是复合的,可以看出来,里面有密密麻麻的网格在里面,这底下就是做的一些细胞的培养。

    我们后期要做一些工作,也向大家汇报一下。一个是要扩展应用的领域,完善这个方面的设备,推动设计与制造一体化的装备研究。在这个过程中,一个是我们复合工艺的血管、器官等等相关,因为这个是跟儿科在做血管方面的研究。再一个,复合工艺就是细胞打印、组装。再一个,是将生物建模与设备集成,形成从CT直接过来,出去的就是生物解体图,这样一个过程,这是我们下一步要做的研究工作。

    最后,用美国生物学家诺贝尔奖获得者的一句话,用不了50年,人类将能够培育出人体的所有器官。当然,最后,我们希望我们的研究能为人类的健康做出我们应有的贡献。谢谢大家!

    (来源: 腾讯科技 )


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