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蓝光英诺发布全球首创3D生物血管打印机 器官再造成为可能
  • 2015-10-27 15:47
  • 作者:佚名
  • 来源:中国数字医疗网

10月25日,四川成都,在数百名生物医学、健康医疗和智能制造等专业领域知名院士、专家、学者的见证下,蓝光发展旗下全资子公司四川蓝光英诺生物科技股份有限公司郑重宣布,具有完全自主知识产权、“国家高技术研究发展计划(863计划)”3D生物打印血管项目获得重大突破,全球首创3D生物血管打印机成功问世。

3D生物打印令器官再造成为可能

“3D生物打印血管这项发明的突破性意义在于,蓝光英诺利用干细胞为核心的3D生物打印技术体系已经完备。其中包括医疗影像云平台、生物墨汁、3D生物打印机和打印后处理系统四大核心技术体系。有了这套技术体系,使得器官再造在未来成为可能。”四川蓝光发展股份有限公司董事长杨铿说。一年多前,由蓝光英诺参与研发的3D生物打印血管项目入围“国家863计划”,科研时间为期三年,但蓝光英诺仅仅花费一年半的时间就提前实现重大技术突破。

在发布会现场可以看到,不同于市面上现有的3D生物打印机,3D生物血管打印机可以打印出血管独有的中空结构、多层不同种类细胞,这是世界首创。3D生物血管打印机的特性也被一一展示:全球首个3D生物打印空间旋转平台、精确协同工作的双喷头打印技术、可视化的互动打印操作系统、喷头及环境控制系统……血管打印的流程也在发布会上得到了精彩呈现,令在场专家学者惊叹不已。


康裕建教授在讲述蓝光英诺的3D生物打印技术

“构建任何器官,必不可少的元素便是给器官输送养分的血管,配合蓝光英诺的‘生物砖’技术,依靠云平台的数据模型支撑,我们借助3D生物血管打印机成功的实现了血管再生。这是构建一切人造生物活性器官的基础,蓝光英诺在实现器官再造的路上迈出了坚实一步。”中组部首批“千人计划”国家特聘专家、美国毒理科学院院士、国际再生医学研究应用与规范联盟主席、中国3D打印技术产业联盟生物医学3D打印理事会执行主席、蓝光英诺首席科学家康裕建教授在发布会现场介绍说。

3D生物打印的核心技术是生物砖(Biosynsphere)。即一种新型的、精准的、具有仿生功能的干细胞培养体系。它以含种子细胞(干细胞、已分化细胞等)、生长因子和营养成分等组成的“生物墨汁”,结合其他材料层层打印出产品,经打印后培育处理,形成有生理功能的组织结构。“3D生物打印,截然不同于使用钛合金、生物陶瓷、高分子聚合物等原材料的工业3D打印,比如打印假牙、假肢,甚至汽车、房屋等。两者根本性的区别,在于活性。即3D生物打印是打印出含有细胞成分并具有生物学活性的产品。”蓝光英诺董事长任东川说。

“技术+资本”引领蓝光英诺走向世界

在国际上也绝对属于尖端科学的蓝光英诺3D生物打印技术,不仅得到了来自中国“国家863计划”的认可,发布会前夕10月19日至23日李克强总理出席、国家发改委主办、在北京中关村国家自主创新示范区举行的全国大众创业万众创新活动周上,四川蓝光英诺生物科技股份有限公司是唯一一家被四川成都高新区推荐参展的公司。

世界领先的3D生物打印技术为什么会出现在中国成都、四川蓝光?不可否认,这是发布会现场所有人共同的问题。这个问题的答案在于,蓝光英诺代表了一种新型的创业创新模式。其最大特点在于,科学家创业——蓝光发展董事长杨铿说:“在总理发出‘大众创业万众创新’的号召后,我就在想,如果是科学家,他们这个群体怎么创业?”为了3D生物打印技术的发展,杨铿创造性的设立了“核心技术+资本”、“科学家+企业家”的新型创业模式,赋予科学家股权,设立合伙人机制,为科学家提供创业平台。康裕建教授,正是在这种模式下出任蓝光英诺首席科学家和首席执行官。

蓝光发展公告称,它们已投入2.15亿元用于技术研发和科研团队建设。蓝光英诺还建立合伙人机制,由蓝光英诺核心人员对公司进行增资,增资总金额为1615万元。走在四川成都高新西区西芯大道和迪康大道交汇处,“3D生物打印全球创新中心”的招牌已经竖起,更大的后续投资正在进行,全球首个3D生物打印创新产业园区——“蓝光?光谷” 主体大楼已经封顶,目前正在实施内装、实验室改造及实验设备采购,2016年8月底,就将建成投入使用。


蓝光英诺3D生物血管打印发布会嘉宾合影

在媒体专访中,杨铿回忆了和康裕建的结识过程。作为中国西南地区最大房地产企业,杨铿经常受邀参加一些政府招商引资、投资洽谈活动。彼时,康裕建作为中组部首批“千人计划”国家特聘专家被四川省政府引进作为四川华西医院客聘教授。在共同的平台上,两人有了多次交流。和所有房地产企业都在寻求转型一样,杨铿正在寻找新的投资蓝海。

康裕建当时也在为自己的科研找寻突破机会。2001年,他在美国路易维尔大学工作期间,曾参与、帮助学校成功实施了世界第一例全心脏移植手术,这类手术一共进行了14例。但每例价格高达25万美元、需要150磅体重以上成年男性才能承受的手术要求,让该手术深受成本、应用范围及生产工艺困扰,无法获得美国FDA批准。3D打印技术的出现,让康裕建也想以此方法解决这个难题。他打出了人工心脏,并在猪身上实现了世界首例3D打印人工心脏全新置换手术的成功,但作为生物学家,他深知还有难题没有解决——因为不具备生物活性,无法解决血管内皮化、血管堵塞等问题。如何能把以上两个问题结合起来?早在1996年-1997年康裕建就在美国最权威的生物科学杂志JBC和JCI上发表了两篇关于转基因鼠的论文。众所周知,一个胚胎干细胞能在不同的时间分化生长为不同的器官,最终成为一个完整的人,但却没有人能清楚地解释为什么它能在不同的时间产生不同的分化。康裕建对此展开了研究。干细胞+3D打印=3D生物打印的概念就此诞生。

“所以,在过去的15年中,我只做了一件事——专注于再生医学和干细胞研究领域。”康裕建在发布会上表示。凭借15年的积累和持续研究突破,他开创性的研发了“生物砖(Biosynsphere)”技术,用于复制胚胎发育时期的各种微环境,其将使干细胞在体外可以得到精确的定向分化控制,让器官打印成为可能,是器官再造的“钥匙”。

杨铿对发展人类健康事业具有天然的敏锐度。“蓝光发展的目标是打造人居蓝光+生命蓝光。其中,地产+现代服务业属于人居蓝光,生物医药及3D生物打印则属于生命蓝光,完全符合公司战略转型、双轮驱动的远景目标和长远规划。因此,我决定投资3D生物打印这个项目。”

康裕建教授的研究此时也急需资本推动。因为有了生物砖这个构建器官的生物材料后,实现器官再造还需要两件关键性的工具:云计算大数据平台和3D生物打印机。前者为3D生物打印提供了精准的数字模型,让组织、器官打印有了数据基础;后者则能让细胞实现精准排列分布。“如何建立云平台?如何研发、生产3D生物打印机?这显然就不再是再生医学、干细胞研究领域的事情。这需要跨多学科合作,需要资本的力量,需要市场。”在“技术+资本”的合作模式下,另一名“千人计划”国家特聘专家、先后受聘于英国利兹大学和新加坡国立大学、英国机械工程师学会高级研究员周惠兴教授加入蓝光英诺,主研3D生物打印机开发。资本和技术,企业家和科学家就此走到一起。

“不只是创业模式的革新,从技术层面而言,蓝光英诺3D生物打印也是中国经济新常态形势下‘互联网+’模式的典型代表。”杨铿说,“从蓝光英诺3D生物打印的应用市场看,能提高诊断正确率、提高手术成功率和手术极限的3D看片系统;基于大数据健康云平台的智慧医疗等领域都需要广泛使用互联网技术。而我理解的‘互联网+’更在于‘+’的延伸、拓展,即和其他行业、技术的结合、嫁接等。”

未来,蓝光英诺计划在世界范围内投资、收购、引进和3D生物打印、生物医药、再生医学等相关的人才、技术、实验室等,正是出于这种“英诺+”的理念。发布会上,蓝光英诺已经和英国邓迪大学签约合作。世界微创手术奠基人、英国邓迪大学Alfred Cuschieri爵士表示,将在3D生物打印领域和蓝光英诺展开深度合作。它们还计划在纽约、香港、新加坡等地设立分支机构。


蓝光英诺与英国邓迪大学达成签约合作

“这正是我们期待的合作模式和发展方式——共享、共赢。”任东川对此做了更系统、形象的阐述,“我们希望形成系统化的3D生物打印技术在医学领域的应用平台,并向社会提供完整的医学解决方案,包括医疗影像云平台、生物墨汁、生物打印机以及打印后处理系统。这就相当于我们以此铺设了一条技术大道,我们愿意和世界范围内的所有医学研究机构共享合作,共同发展。因为我们深知,在生命科学这个永无止境的深奥领域,个体的力量一定是有限的,为了人类共同的事业,只有合作没有竞争。”

搭建平台激发3D生物打印应用市场

在发布会现场还有一个特殊环节,出于对3D生物打印市场及蓝光英诺发展前景的强烈信心,量子基金创始人、世界著名投资家罗杰斯专程飞赴成都参观、调研蓝光英诺3D生物打印项目。罗杰斯在接受记者采访时表示,“3D生物打印技术在未来不仅具有至关重要的科研价值,还将具有相应的市场价值。在美国乃至全球资本市场,3D概念、生物医药概念、智能制造概念一直是投资热点,而3D生物打印涵盖了以上多门学科,其高科技特性、生命科学概念必将成为未来投资重点。它对组织工程、再生医学和医疗科研都将产生革命性的突破。”

国务院发布的《中国制造2025》也明确指出,实现生物3D打印,诱导多能干细胞等新技术的突破和应用。中信建投研究员苏雪晶认为,3D生物打印的优势在于其所具备的复杂制造、技术特点,对个性化需求强烈的生物医学领域应用价值巨大,将面临上千亿美元的市场。世界3D打印技术产业联盟秘书长罗军则在发布会现场表示,“3D打印是解决健康产业个性化需求和规模化制造这对矛盾的方案之一。3D生物打印在提升现有医疗技术水平,比如个性化医疗方面,会大有作为。”这个观点和出席发布会的中国工程院院士戴尅戎教授不谋而合,“3D生物打印的定制性对于个性化治疗是个福音。”

以生物砖技术为核心的3D生物打印将在基础研究(3D细胞培养,胚胎学研究、细胞疾病模型)、临床应用(细胞治疗、诱导组织再生、诱导血管再生)、产业化应用(用药预测、损伤修复、再生医学、修复、替代病变组织和器官)等领域发挥突破性作用。任东川说,尤其是那些渴望创新性思维的医学机构,是蓝光英诺首选的合作目标。

“以药物研发为例,以往的体外细胞研究是基于二维空间的平面实验,但人体环境是三维空间,二维空间的平面实验得到的结果很难真实反应人体真实情况,由此带来治病机制和药物研究的结果最终难以用于临床。同时在药物运用到人体前,还需要先在动物身上进行试验,也有部分对动物有效的药物可能对人体无效而最终不能用于临床,还有些病毒因只在人体传播,动物不具有实验性,没有合适的动物检测模型,而限制了药物的开发范畴。”康裕建说,“3D生物打印技术能实现这样的研究突破,我们愿意和那些渴望突破研发瓶颈的机构合作,助力他们实现科研成果转化和发展。因为借助3D生物打印和生物砖,直接取自人体干细胞,其生理和病理状态以及对药物的反应都最接近于人体,远远优于现有的二维细胞培养和动物实验。因此对新药研发、药敏筛查、药物毒性和安全性检测等诸多方面都可能优于现有的研究和检测系统,其结果也更加仿生、精准、安全、有效。”



蓝光英诺3D生物血管打印机正面透视图片

医疗影像云平台更是3D生物打印的前期应用市场。它可以衍生出3D看片系统,实现医患交互式看片、问诊系统。患者可以将自己的二维影像数据上传至平台,转化为三维影像,直观表现出患者病灶便于患者了解病情,降低医患沟通难度,在此基础上患者可选择适合自己的医生,进行相关诊断咨询。还可以帮助医院升级现有信息化系统,提升历史病历数字化能力和大数据挖掘能力,实现中小型医院远程会诊。

“医疗影像云平台还能在手术仿真、手术导航、术前模拟等方面发挥作用,提高手术成功率,减少真实手术时间,降低患者痛苦。同时,将医学病例存入数据库,不断优化医疗方案和手术流程,为智慧医疗奠定基础。”任东川说。

蓝光英诺战略合作伙伴四川大学华西医院在3D影像系统的运用方面已有成功经验。该院骨科脊柱外科专业刘浩教授团队采用3D影像系统,为一名多节段颈椎间盘突出伴椎管狭窄的患者实施了颈椎椎板单开门椎管扩大成形术;2014年11月,该院血管外科袁丁博士与四川大学再生医学研究中心联合,利用蓝光英诺3D影像系统完成外围手术期评估,成功为一例复杂瘤颈腹主动脉瘤老年患者实施腹主动脉瘤覆膜支架腔内修复术(EVAR)。

据杨铿介绍,届时中国首个A级医学影像数据云中心将在四川成都建成。“这个平台的建成不仅为3D生物打印提供可行的数字模型支撑,而且为精准医疗提供了解决未来发展瓶颈问题的有效工具。”美国总统奥巴马在2015年国情咨文中已经把精准医疗项目纳入美国生命科学研究新领域。四川省副省长陈文华一行在上个月赴蓝光英诺调研后,也决定在四川省成立精准医疗推进领导小组,支持3D生物打印研发工作。

蓝光英诺希望借助其独创的医疗影像云平台、生物墨汁、生物打印机和打印后处理系统四大核心技术体系,建立3D生物打印创新链,和世界范围内各大医疗机构、科研院所等共同拓展3D生物打印技术的发展和应用,并由此产生满足个性化健康需求的产业链,推动大健康产业的规模化发展。

有人、有技术、有市场,令杨铿信心百倍。“蓝光发展坚定不移地选择3D生物打印项目作为公司战略转型、双轮驱动的核心产业。我们期待和全世界共享生命健康事业。”杨铿说。

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