3D打印“量体裁衣”，构建能“生长”的人工骨骼

本文转自：嘉兴日报

医疗“黑科技”挑战不可能

3D打印“量体裁衣”，构建能“生长”的人工骨骼

■记者 邓雪珂

提起3D打印，相信大家都不陌生，但你是否想过，3D打印的人工骨骼能够与人体自身骨骼融为一体，甚至根据不同的部位，可以采用不用的材质，犹如赛博朋克世界的“黑科技”，让现代医疗方式从“大刀阔斧”向“精雕细琢”智变。

如今，这项3D打印技术在嘉兴——浙江清华长三角研究院海纳数字材料与医工结合中心的产业化公司（智塑健康科技有限公司）已“开花结果”，并孕育出甜美果实，成功应用于骨科植入器械，替代传统骨科手术材料。这不仅打破了国外高端骨科植入体垄断，让越来越多患者享受到了“私人定制”的妙处，也让“脱胎换骨”成为可能。

“打印”健康

潜心深耕增材制造领域

“无论结构多复杂、奇特，人体的206块骨头，我们都可以设计‘打印’出来。”海纳中心主任孙陆介绍道，“现在我们自主研发的高性能3D打印骨科植入产品，在获得患者影像学数据后，从设计到打印，算法平台最快可以在48小时内完成整个定制生产流程。”

高效的48小时背后，是团队成员一个个通宵达旦、一次次推倒重来的艰难攻关。要知道，美国的3D打印定制一般需要两三个月，如何在极大压缩设计与生产的时间的同时保质保量完成“量体裁衣”？

走访交流80多家医院、近400名医生，多次现场观摩手术实施过程……不到1年时间，这个彼时只有10多人的团队，成功打造了数字结构材料技术平台。“这个可任意定制3D骨骼性能的系统，能结合人体骨骼不同部位的需求，开发出脊柱、关节等覆盖人体全身骨骼的植入物产品，更让新产品的开发速度提升了10倍以上。”谈及团队共同研发的成果，孙陆脸上溢满自豪。

“我们希望以人体为出发点，尽力满足个体的需求，以达到健康的目的。”孙陆说，传统植入体是“死”的，但是骨骼是活的，最终打印出的骨科植入产品不仅要做到形状匹配，更要做到性能匹配。

依托自主知识产权开发的数字结构材料技术平台，智塑健康精准设计出植入体的多孔结构，这些微孔就像海绵的空隙一样，与骨骼接触后，骨细胞可以附着生长。如此一来，自体骨与植入体就形成了骨骼与器械一体化，让患者实现“一次植入、终身受益”。

这项技术的开发，填补了国际上骨科植入体性能定制的核心空白。其自主开发的3D打印颈椎、腰椎融合器均获得美国FDA审批认证，是中国首款、也是仅有的两款获得FDA认证的3D打印骨科植入体，相关产品已打入美国高端骨科器械市场。

坚定初心

实现高端骨科器械“中国造”

“医疗器械的研发过程十分漫长，要有坚守的情怀，也离不开政府的大力支持。”回想创业之路，孙陆感触良多。2017年初，浙江清华长三角研究院波士顿孵化器成立，工作人员通过清华校友的关系在美国结识了孙陆和张靖夫妇，他们创立的智塑健康成了最早一批入驻波士顿孵化器的项目之一。

在创业初期，长三院给予了智塑健康一系列的孵化支持，并推荐孙陆和张靖参加2019年底举办的孵化移植评审。在长三院的牵线搭桥下，孙陆和张靖第一次来到桐乡，实地考察了桐乡经济开发区，这里良好的创新创业环境让他们心生向往，萌生了落地的念头。

2020年5月，智塑健康正式落户桐乡，成为桐乡引进的又一高科技、数字化、创新型企业。在项目落地后，团队在长三院成立海纳数字材料与医工结合中心，由孙陆担任中心主任。长三院也在科研、资金、人才等方面为团队提供源源不断的支持。

“从创业之初，我们就想得很清楚，要走一条艰难却更有前景的路，那就是尽可能拥有掌握全链条的能力，从底层的算法设计，到金属3D打印生产，再到自动化后处理，都必须握在自己手中、跑在前沿，实现高端骨科器械‘中国造’的梦想。”孙陆坦言，过去能想到，但做不到；而今，在披荆斩棘的努力下，3D打印技术让想象变成现实，所想即所得。

与此同时，公司队伍逐渐壮大，汇集了来自哈佛、USC、清华、北大、耶鲁、捷迈邦美、华为等机构的国际化人才，以及院士、临床专家顾问团。2022年，智塑健康完成第一条3D打印生产线建设，这也是中国第一个覆盖自主算法设计、独特打印工艺、自动化后处理全流程的3D打印性能定制GMP车间，在打印精度、稳定性、后处理工艺流程效率及质量方面引领国际前沿生产水平。

“随着全球人口老龄化的大趋势，未来市场对骨科器械的个性化需求只增无减。”孙陆信心满怀，“将来还会与国内外高校院所、医疗机构、企业平台开展合作，提高中国精准医疗服务与预防水平，降低服务成本，提升老龄人口、运动人群等的舒适度与幸福感。闯出一条‘立足中国，服务世界’的科技型企业发展之路。”