瞻觀前沿

在器官制造領(lǐng)域，膠原蛋白一直被認(rèn)為是一種理想的支架材料，可以為細(xì)胞提供附著和生長的框架，從而促進組織器官的重建與修復(fù)。然而，由于膠原蛋白具有明顯的軟物質(zhì)屬性，使得對其進行高精細(xì)度結(jié)構(gòu)的加工非常困難，這大大制約了膠原材料在器官制造領(lǐng)域中的應(yīng)用。

據(jù)中國科學(xué)院沈陽自動化研究所報道，為了解決這一問題，中國科學(xué)院沈陽自動化研究所與中國人民解放軍空軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院合作開展研究，研制了一套高精度生物3D打印平臺，可以用于精準(zhǔn)構(gòu)建集成結(jié)構(gòu)和化學(xué)引導(dǎo)線索的膠原蛋白神經(jīng)支架。相關(guān)成果以Quantitative biofabrication platform for collagen-based peripheral nerve grafts with structural and chemical guidance為題發(fā)表于Advanced Healthcare Materials(中國科學(xué)院一區(qū)TOP期刊)，并作為封面文章(Front cover)進行特別報道。

科研團隊面向天然神經(jīng)組織中高密度微通道引導(dǎo)結(jié)構(gòu)的仿生制造需求，提出了膠原水凝膠的黏彈性模型辨識與界面組裝分析方法;面向引導(dǎo)神經(jīng)軸突長距離再生的生長因子梯度分布需求，開發(fā)了膠原水凝膠的雙組分高精度調(diào)配控制模型，從而建立了包含結(jié)構(gòu)與化學(xué)要素的膠原組織工程支架定量化制造平臺。

團隊通過該定量化制造平臺構(gòu)建了含雙重引導(dǎo)的膠原神經(jīng)組織，其植入神經(jīng)截斷的大鼠12周后，坐骨神經(jīng)功能指數(shù)(SFI)和復(fù)合肌肉動作電位(CMAP)等多項指標(biāo)表明，大鼠下肢運動及感覺功能均獲得顯著恢復(fù)。

該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院穩(wěn)定支持基礎(chǔ)研究領(lǐng)域青年團隊計劃等項目的支持。這一研究成果為膠原蛋白在器官制造領(lǐng)域的應(yīng)用提供了重要的技術(shù)支持，為神經(jīng)修復(fù)和再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展帶來了新的希望和可能性。這也為未來開發(fā)更多種類的支架材料和生物打印技術(shù)提供了有益的啟示。

(圖片來源：攝圖網(wǎng))

技術(shù)價值觀察

3D打印產(chǎn)業(yè)鏈的上游為原材料及基礎(chǔ)配件，原材料分為金屬專用材料及非金屬專用材料兩大類，是基礎(chǔ)配件及3D打印耗材的原材料。中游為3D打印耗材(金屬粉末、光敏樹脂、工程塑料、陶瓷材料、生物材料等)及3D打印設(shè)備的研發(fā)制造;下游為3D打印服務(wù)及應(yīng)用，3D打印主要應(yīng)用場景于航空航天、模具鑄造、生物醫(yī)療、汽車、軍工等領(lǐng)域。

中國科學(xué)院團隊研制一套高精度生物3D打印平臺，可以用于精準(zhǔn)構(gòu)建集成結(jié)構(gòu)和化學(xué)引導(dǎo)線索的膠原蛋白神經(jīng)支架。該技術(shù)處于3D打印產(chǎn)業(yè)鏈中游環(huán)節(jié)。

宏觀市場洞察

全球3D打印TOP25企業(yè)

2021年10月，全球領(lǐng)先的數(shù)據(jù)提供商Xignite發(fā)布了全球3D打印Top25企業(yè)排名情況，泰國的Cal-Comp Electronics公司、日本的Mitsubishi Paper Mills公司與美國的3D Systems位居前三名;其中，進入排行榜的中國大陸及港澳臺地區(qū)企業(yè)有5個，分別為西安鉑力特、永盛新材料、實威國際、武漢金運激光與力新國際。

2020年我國3D打印市場規(guī)模超200億元 全球排名第三

2017-2020年，我國3D打印產(chǎn)業(yè)規(guī)模逐年增加，增加速度要略快于全球整體增速，以致于我國3D產(chǎn)業(yè)占全球的比重在不斷增加。根據(jù)2020年3月賽迪顧問發(fā)布的《2019年全球及中國3D打印行業(yè)數(shù)據(jù)》，2019年，中國3D打印產(chǎn)業(yè)規(guī)模為157.5億元，同比增加31.1%。經(jīng)初步統(tǒng)計，2020年中國3D打印規(guī)模突破200億元，約為208億元。

美國3D打印的產(chǎn)業(yè)規(guī)模占全球比重40.4%，德國僅次于美國，中國位居第三。作為3D打印起步較晚的中國，近幾年，抓緊自主創(chuàng)新和研發(fā)，雖然和國外的技術(shù)還有一定差距，但也一步步朝著精細(xì)化和專業(yè)發(fā)展。當(dāng)然，國內(nèi)巨大的市場潛能，也吸引了不少國外3D打印行業(yè)巨頭的目光和投資，進一步推動了中國3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

中國3D打印技術(shù)賽道熱力圖

根據(jù)產(chǎn)業(yè)熱力圖顯示，與3D打印關(guān)鍵技術(shù)強關(guān)聯(lián)的城市集群主要集中在華南和華中地區(qū)，并且以廣東、湖南省為重點發(fā)展區(qū)域，未來布局3D打印技術(shù)及其他效果技術(shù)的發(fā)展路徑，極大可能性在于華南、華中地區(qū)優(yōu)先導(dǎo)入，其中可重點關(guān)注廣東省廣州市天河區(qū)、廣東省深圳市龍華區(qū)、湖南省長沙市開福區(qū)所處3D打印的相關(guān)企業(yè)，以及該地方對于3D打印的產(chǎn)業(yè)發(fā)展投資環(huán)境、供給市場的潛力空間。

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