未來3D生物打印技術(shù)解析

據(jù)著名投資網(wǎng)站Seekingalpha刊登署名為克里斯弗蘭戈爾德(Cris Frangold)的評論文章稱，3D打印技術(shù)已經(jīng)成為目前最熱門的新技術(shù)之一，其中3D生物打印技術(shù)發(fā)展?jié)摿Ψ浅＞薮螅A計未來幾年將實現(xiàn)快速成長和創(chuàng)造大量收入。

面向醫(yī)學研究和醫(yī)療設(shè)備的3D人體組織開發(fā)商和制造商Organovo Holdings正在同云設(shè)計和技術(shù)軟件廠商Autodesk合作開發(fā)首款生物打印3D設(shè)計軟件。

這款軟件將與Organovo的NovoGen MMX生物打印機配套使用，這表明人類在提高3D人體組織設(shè)計的可用性和功能上向前邁出了重要一步，有可能拓展生物打印用戶的數(shù)量。Organovo的 3D生物打印技術(shù)可以創(chuàng)造3維人體組織，從結(jié)構(gòu)上糾正和構(gòu)成人體細胞。利用這種方式創(chuàng)造出來的組織可以想原生的人體組織一樣發(fā)揮功能，這也為先進藥物發(fā)現(xiàn) 和開發(fā)提供了機會，未來還有可能應用于臨床治療和組織移植。

Autodesk致力于開發(fā)人機互動、計算機圖形和數(shù)字設(shè)計等最先進的技術(shù)。它打算將其技術(shù)拓展應用到設(shè)計和模擬分子和人體系統(tǒng)的軟件開發(fā)之中。

3D生物打印是什么?

Organovo正在探索利用可以生產(chǎn)機體組件的材料來打印人體組織以及利用計算機化可適應制造工藝進行人體組織移植的新途徑。定制樣品和成品 是利用廉價3D計算機打印機生產(chǎn)出來的。這些醫(yī)學打印機并不使用擠壓成型的塑料、金屬或陶瓷材料，而是使用活體細胞材料。這種工藝被稱作快速生物打印。它 是對我們所熟悉的傳統(tǒng)噴墨式打印機采用的標準技術(shù)的創(chuàng)新應用。這些打印機可以創(chuàng)造出任何形狀的組織結(jié)構(gòu)，比如血管、小塊皮膚和肌肉等等。

Organovo和Autodesk之間的協(xié)同作用

這兩家公司有很大的合作潛力。Organovo的NovoGen MMX Bioprinter是一種全新的、全自動化(定制圖形用戶界面)、專為滿足生物研究和生物打印的各種需求而開發(fā)的軟硬件平臺。從硬件的角度來說，它是一 種強大的工具，使用了最新的技術(shù)，但是它運行在目前最新的軟件平臺之上?？茖W家們每次想要使用打印機時，都必須從頭編寫相關(guān)的軟件，這意味著科學家們要花 大量的時間去調(diào)試軟件，而不是進行技術(shù)研究。

Autodesk已經(jīng)成為很多專業(yè)化設(shè)計領(lǐng)域的領(lǐng)軍廠商，可能在過去的20年里被開發(fā)出來的所有產(chǎn)品都是利用 Autodesk的軟件開發(fā)出來的，但是這將是它第一次去開發(fā)能夠創(chuàng)造活體事物的軟件。未來5年內(nèi)實現(xiàn)的第一款應用很可能會是準備用于臨床試驗的簡單組 織。與此同時，Organovo希望通過生產(chǎn)能夠被用于藥品研究、發(fā)現(xiàn)和開發(fā)的活體組織獲得一個穩(wěn)定而且可持續(xù)的創(chuàng)收源泉。

3D生物打印技術(shù)的發(fā)展?jié)摿?/strong>

了解3D生物打印技術(shù)的發(fā)展?jié)摿Φ淖詈棉k法就是對比研究其他技術(shù)的演變歷程，那些技術(shù)可能在20年前完全是不可想象的。雖然技術(shù)不同，但是還是 能夠說明問題的，比如最典型的例子就是平板電腦和智能手機的發(fā)展歷程。推動平板電腦和智能手機技術(shù)發(fā)展的主要動力可能是消費者需要一種多功能的、價格低廉 的、實用性強的便攜式設(shè)備。微軟在2002年率先推出商業(yè)化平板電腦Microsoft Tablet PC，但是并未獲得微軟所希望的成功。8年后，蘋果在2010年推出iPad，這才打破了技術(shù)上的壁壘。如今，平板電腦已經(jīng)在全球市場暢銷，預計它的銷量 很快就會超過筆記本電腦。

3D打印技術(shù)的開發(fā)已經(jīng)成為當今最熱門的新技術(shù)之一。3D打印技術(shù)最早可追溯至1984年。這種技術(shù)按照摩爾定律不斷向前發(fā)展，同時成本則在不 斷下降，逐步降低到主流公司能夠使用3D打印機的程度。在過去的2年里，3D打印領(lǐng)域的市場領(lǐng)先者3D Systems和Stratasys一直是最熱門的兩家公司。3D打印公司近幾年一直在迅猛發(fā)展。預計3D打印機是今年1月初召開的拉斯維加斯CES展會 上風頭最勁的話題。3D Systems的股票自今年年初以來已經(jīng)上漲了15%。

預計3D打印行業(yè)將在近幾年實現(xiàn)快速成長和創(chuàng)造大量收入，因為越來越多的公司開始采用這種技術(shù)。如今，象福特、波音和通用電氣那樣的產(chǎn)業(yè)巨頭都已經(jīng)開始在它們的制造工藝中采用3D打印技術(shù)。

據(jù)Autodesk副總裁布萊恩馬修(Brian Mathews)稱：“3D打印是重新設(shè)想制造工藝的一種方法。”福特公司利用3D打印技術(shù)提高了樣品制造的速度和成本效率。同樣，波音將3D打印技術(shù)應 用到了軍用飛機的組件制造之中。2012年11月，通用電氣收購了曾對3D打印設(shè)備投入大量資金的工程技術(shù)公司Morris Technologies，它將專注于打印最新噴氣式飛機引擎的各種組件。

不難想象，人體組織3D打印技術(shù)很可能也會以類似的成長趨勢發(fā)展下去。

據(jù)致力于增加人體器官、眼睛和組織捐獻工作的美國非營利性組織Donate Life America稱：“雖然醫(yī)學技術(shù)和捐獻一直在發(fā)展，但是市場對人體器官、眼睛和組織的需求仍然遠遠大于捐獻的數(shù)量。僅在美國，就有超過11.5萬人正在等待器官移植。”

CompaniesandMarkets.com是一家全球性的商業(yè)信息整合商，該公司旗下有很多專家分析師，他們編著了數(shù)百份市場研究報告。

據(jù)一位名叫麥克金(Mike King)的專家稱：“預計到2017年的時候，全球人造器官市場將達到200億美元的規(guī)模，這主要是由于需要器官移植的病人的需求不斷增長所推動的。另 外，技術(shù)進步、成本下降、人口老齡化和捐獻器官數(shù)量少也是造成未來幾年內(nèi)人造器官市場需求猛增的因素。”

報告還指出，由于全球糖尿病患者超過了1億人，預計人造胰腺將有很好的發(fā)展前景。人造器官的全球需求是由人造腎臟引發(fā)的。

結(jié)論

其他一些公司也在積極研究和開發(fā)組織重生和治療技術(shù)，比如Tengion等，但它們使用的是傳統(tǒng)的技術(shù)，而非生物打印技術(shù);那些公司專注的重點 都跟Organovo不同。3D打印技術(shù)可能還要較長的一段時間才能獲利，盡管這個技術(shù)領(lǐng)域的投資風險很高，但是潛在回報可能非常巨大。

但是，這個技術(shù)領(lǐng)域也有一些短期利好因素存在，比如從藥品發(fā)現(xiàn)和開發(fā)中獲得收入等。2010年，Organovo與Pfizer簽訂了一份合作 協(xié)議，預計Organovo在2012年底之前可以從中獲得45萬美元的收入。后來它又在2011年10月與United Therapeutics達成了一項為期30個月的合作，Organovo將利用其生物打印技術(shù)進行與肺動脈高壓治療有關(guān)的研究。Organovo已經(jīng)承 認它從這項合作中獲得了61.8萬美元的收入。