徐铭恩：中国生物3D打印技术在国际上从‘并跑’到‘领跑’转变

人类的肝脏单元、血管、软骨……只需轻点一下3D打印机，就能一一打出，而且细胞还是存活的。这可不是科幻电影里的情节，而是在杭州一家“黑科技”公司内真实发生的事。

捷诺飞公司董事长徐铭恩告诉记者，他们打印的制品已经在皮肤、软骨、脂肪组织的修复等方面陆续进入临床实验。

2014年，捷诺飞获得第三届中国创新创业大赛先进制造行业总决赛企业组第三名。如今，捷诺飞自主研发的生物材料3D打印机Regenovo，可成功打印出较小比例的人类耳朵软骨组织、肝脏单元，打印的细胞存活率高达90%以上，可存活4个月。该技术不但推进了3D打印医疗器械、人工组织器官的临床转化进程，也为新药筛选提供了全新的解决方案。

让批量制造人体组织器官成为可能

“汽车坏了可以到4S店更换零部件维修，但如果人的器官坏了，现在还没有一家可以随时更换器官的‘4S店’。”徐铭恩说。

徐铭恩告诉记者，全球每年至少有600万患者需要器官移植，但只有10万人能够等到合适的捐助者。此外，即便进行了器官移植，患者往往也会面临免疫排异的问题。生物3D打印为人造组织器官提供了新的技术可能，由于是通过病人自身细胞培养而来，排异反应的概率显著降低，可避免终生服用免疫抑制剂，而且也不会因长时间等候器官捐献者延误病情。

2016年底，国家重点研发计划推出“十三五”期间首个面向活细胞3D打印的“个性化植、介入器械的快速成型及生物3D打印技术”重点专项。捷诺飞联合南方医科大学、华南理工大学、北京301医院、第二军医大学附属上海长征医院等单位联合申报最终获得立项支持。

2017年11月，捷诺飞推出了国内第一代高通量集成化生物3D打印机“Bio-architect X”。“Bio-architect X”集纳了50余项技术创新和突破，其打印喷头可兼容多种打印原理并多通道协同，集成微层析成像系统可在线检测打印质量并反馈控制打印，从而实现对医疗制品的大批量稳定制备。

“Bio-architect X的成功研制，标志着我国生物3D打印设备与国际先进水平，完成了从‘并跑’到‘领跑’的转变。这是生物3D打印迈向临床应用的重要一步。”徐铭恩认为，未来几年，生物3D打印将迎来一段突破期，或将打开一个大市场。

3D打印药物筛选模型为新药开发提供全新方案

由于缺乏准确的药物筛选模型，新药研发一直是个高成本、低效率和高风险领域，国际上单个创新药物的开发成本普遍超过10亿美元，耗时10年左右。

徐铭恩告诉记者，进行药物筛选最佳的方法是用人体，但这是法律道德不允许的。目前的药物筛选技术主要是高通量药物筛选和动物模型药物筛选。其中高通量药物筛选的相关率小于1%，动物模型药物筛选的无关率达58%，平均每100个动物试验结果好的药物只有不到10个可以走完临床试验，这使得新药的转化率极低。

“新一代的生物3D打印机，可以用人源细胞3D打印的组织构建病理模型，能准确反映化学和生物药物在人体内的药理活性，从而提高药物筛选成功率，将为创新药物开发带来革命性改变。”在徐铭恩看来，由技术而衍生的新药开发市场将会是一片蓝海。

“用生物3D打印出来的组织器官进行药物筛选，将给整个药物筛选体系带来革命性的改变。”徐铭恩说，他们也在尝试一些更有意思的工作，比如把细胞打印到芯片上，然后让细胞和芯片之间建立信号的传导。但他也反复强调，药物和医疗器械的研发都需要一个很长的周期和大量的资金投入，这是生物医药产业的规律。因此无论时间上还是投入上都要有耐心，不能急功近利。

“也许有一天，我们可以用3D打印技术做出人工的、人造的感受器官来，比如眼睛、鼻子。生物3D打印技术也可以帮助研究脑机接口的科学家研究清楚细胞和芯片之间是怎么传输信号的，可以用大脑直接操控机器。”徐铭恩对生物科技的未来充满信心，但同时，他也有自己的坚守——“敬畏生命，这是探讨生物3D打印乃至整个医疗行业商业模式的前提，任何放松警惕和打擦边球的行为都可能造成重大后果。”