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“高定版”人体组织、器官来了?上普生物布局3D生物打印

左键@36氪浙江 · 2020-05-27
不是销售,而是制造3D生物打印机。

人类对生命的探索,从未停止。

2019年8月,在Science期刊上,一篇名为《3D bioprinting of collagen to rebuild components of the human heart》震荡学术圈,利用生物3D打印技术打印成人心脏的未来,似乎即将到来。

3D打印心脏能获得如此高的关注,和人体组织修复的巨大增求有关。数据显示,全球每年有600多万人在等待器官移植,而满足率不足百分之一。生物3D打印技术,作为第三医疗手段,被寄予厚望。

“生物3D打印是未来医疗的必然趋势,可满足个性化、精准化的医疗需求。不过和所有新兴技术一样,所有行业都将经历初创、成长和爆发三个时期。目前,在齿科矫正和义齿领域,生物3D打印已呈大爆发态势,而技术含量更高的器官打印,则刚刚开始。”上普生物CEO孙伟告诉36氪浙江。

上普生物墨水产品

上普生物,成立于2014年,由清华大学教授、Biofabrication主编孙伟创立,主要研究开发3D生物打印系统、新型生物墨水和先进的3D细胞模型等,为客户提供全面的生物3D打印解决方案。

生物3D打印企业,寥寥无几

3D打印技术并不鲜见,是快速成型技术的一种,已发展30余年。

而3D生物打印,是3D打印技术中难度最高的一个分支。不同于普通3D打印使用的PVC塑料或金属,生物打印使用的材料是人体细胞和粘合剂。

目前,数字模型、永久植入物类3D生物打印已进入成熟期,主要代表企业包括联泰、麦迪途、强生、美敦力等国际大厂。上普生物专攻的是有技术“珠峰”之称的可降解医疗器械以及细胞、组织和器官打印领域。

孙伟此前在Drexel大学实验室和清华大学实验室工作,成立组建了全球领先的生物3D打印技术团队。并在上普成立前,就有研究者专门找到其团队定制3D打印机。

“2012年,各国都在提3D打印,还将其提升到了战略高度。我们判断,3D打印快速应用化、产业化的时代已经到来。而且3D生物打印是一个大学科交叉领域,涉及机械电子、材料学、生物学等,国内从事血管、器官等组织工程3D打印等企业仅有数家,无法满足市场需求。”

企业少,最大制约因素是技术。

3D悬浮打印肝脏模型

孙伟表示,当时制作3D生物打印机的企业,其打印基本由气压控制,打印材料范围窄、失败率高。而他们团队当时研发的打印机,由电机驱动和控制,可打印大范围粘度材料并精准控制喷射体积。另外,其对打印工艺的控制,形成了最大的技术壁垒,打印工艺参数和交联成形的组合可以提高打印的细胞存活率即结构成形的稳定性。

2014年,孙伟决定成立上普生物,并将自己在美国的全球首个多喷头细胞3D打印专利从学校独家买断。目前,上普核心研发人员20余人,占总员工数80%左右。专利方面,累计申请了40余项国内外技术专利,并持有多材料细胞3D打印的源头专利。 

两个核心:打印机与墨水

3D生物打印机与生物墨水,是上普生物的两个核心。

“公司一开始,就主要投入在3D生物打印机研发这一块,生产出支架3D打印机、桌面智能级细胞3D打印机、专业级旗舰细胞3D打印机等。例如桌面级BioMaker,体积仅一台微波炉大小,却可提供多种打印喷头,从细胞打印喷头到光固化喷头,全面支持生物试验器皿。”

生物3D打印机功能再强大,也只是整个科研工作中的一个工具。让“巧妇有米可炊”,生物墨水同样重要。

上普针对客户需求,生产研发墨水12种,包括通用型生物墨水和功能型生物墨水,比如为干细胞打印,iPSC细胞打印,肿瘤细胞打印,骨/软骨细胞等打印的墨水。目前,上普生物已与美国西格玛公司接洽,将签订战略合作。

此外,为了能保持世界领先技术以及落地应用,上普分别在美国和深圳设立研究院。

“在美国,我们的研发团队主要与国际市场发展接轨,同时为美国健康研究院(NIH)、美国科学基金会 (NSF)和美国诸高校/科研机构合作提供平台。深圳研究院则更加专一,聚焦在为生物3D打印体外肿瘤模型和微器官芯片提供技术研发和临床应用服务。”

在孙伟看来,不能简单地将上普定义为“卖打印机的”,其更确切的定位是“制造打印机”,并提供整套的解决方案。

从客户上划分,上普的客户有三类:高校、医院客户,产业服务中心以及产业企业合作。

低温沉积3D打印骨支架模型

“与哈佛、帝国理工、清华、北京协和、301医院等高校和医院客户合作,主要是通过的扶持标杆客户和创始人的学术影响力进行生物3D打印设备和耗材销售;我们也与北京大兴政府合作,筹划建设大兴生物医药产业基地,高效低成本地地进行企业级客户孵化和行业标准建立。另外,美敦力、山西锦波、中科精诚等药企也在客户序列之中,主要是通过利益共享模式进行医疗产业级解决方案的开发。”

高校、研究院更注重实验成果和技术的先进性,对价格并不敏感,而药企和医院则更注重效率和成本。从实验结果来看,其3D生物打印的细胞成活率达到90%以上,随着技术的成熟与普及,成本也将随之下降。

行业交叉合作趋势显现

生物医药企业的发展,从来是需要一个很长的周期。

从2014年至今,上普生物也还处于成长期。“上普目前遇到的难点之一,就是资源对稳定批量化生产的限制。基于此,我们今年将在关键产品研发、装备和墨水的批量化生产和销售全面展开,预计2011年到2022年将实现盈利。”

除了对上普充满信心外,孙伟也对整个大市场看好,认为未来行业将呈现更大的交叉合作趋势。

首先是在研究方面,越来越多的生物学家和医生将参与其中,推动行业成熟。例如5月20日,协和医院毛一雷主任团队在消化病学和肝病学领域的顶级期刊GUT上发表了关于生物3D打印技术进行肝衰修复的研究成果,印证了生物3D打印技术未来在肝脏移植治疗中的潜在价值。

其次在产业方面,参与和使用3D生物打印技术的下游企业数量也呈增长趋势,推动其在医疗细分领域的发展。

不可否认,行业正在成长并逐步细分。短期上看,生物(细胞)3D打印比较现实的落地场景,是打印具有单一功能的类组织来进行体外药检、病毒理测试。而定制化的产品导致取证成本很大,用在每一个身体部位都需要申请一张医疗器械证,取证成本极高。

今年1月,国家开始实施《定制式医疗器械监督管理规定(试行)》,规定了定制式医疗器械的备案管理、设计加工、使用管理、监督管理的规范,或许能为医疗3D打印注入一剂强心剂。

至于上普,孙伟透露,其3D生物打印机已取得CE认证,并将紧跟国家发布政策和规范,及时推进医疗器械证申请及临床实验。

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