點云生物創(chuàng)始人：戰(zhàn)斗技巧極限的3D生物陶瓷打印
摘要
8月2日晚，火石百家約請了點云生物創(chuàng)始人曾慶豐博士，為大家分享了"陶瓷3D打印在醫(yī)療行業(yè)的運用"。3D陶瓷打印這一前端行業(yè)充斥了各類技巧難題和政策難關，點云生物卻迎難而上，研究出了獨到的無絲打印技巧、生物陶瓷打印機、生物打印墨水等等。在本次演講中，曾博士回首了點云的開拓之路，并分享了技巧成果。
在開啟前，小編節(jié)選了一段灌音，分享給大家。
3D打印是當前炙手可熱的主旨，在這方面，咱們更多地聽到金屬和塑料打印。陶瓷打印是一個戰(zhàn)斗極限的技巧，而生物陶瓷打印更是難上加難。
3D打印在生物醫(yī)療領域的運用概略
3D打印，亦稱增材生產(chǎn)，我國遠古修筑的宏偉長城，就是增材生產(chǎn)的典型案例?，F(xiàn)在，集成了當代軟件、設備、機器電子、資料、并且領域運用技巧的增材生產(chǎn)，更能十足闡揚人們的設想力和締造力。
該技巧與傳統(tǒng)的減材技巧相比，其最大優(yōu)勢就是對高難資料、構(gòu)造、性能、運用的一體化設計與生產(chǎn)。
現(xiàn)在，世界3D打印市場范圍迅速增長，估計到2017年將到達50億美圓，到2020年將到達108億美圓。我國在國際產(chǎn)業(yè)級3D打印市場上也盤踞首要份額。
現(xiàn)在，3D打印在醫(yī)療領域行業(yè)已變成工業(yè)化最廣的行業(yè)之一，通過3D打印可以迅速、高效、確切地再現(xiàn)三維計算的模型，完善地復制身體構(gòu)造與結(jié)構(gòu)，已然在醫(yī)用模型、內(nèi)科手術、手術導板、骨科植入物等行業(yè)有了全面的運用。
體外運用：此類多為非生物3D打印，原理較簡潔，所需資料也容易得。大一些集中在假肢生產(chǎn)、牙齒矯正與恢復等方面。技巧和資料較成熟，能實行商品化。
體內(nèi)植入：此類多為基于活性生物資料，細胞組織流程，MRI與CT技巧并且3D重構(gòu)技巧等進行的活體打印，終極目的是打印活體器官。
3D打印植入物的臨床運用技巧與政策
3D打印在體內(nèi)植入物的運用和市場簡介
3D打印植入物的終極目的是打印活體器官，現(xiàn)在大多存在于試驗室階段，多數(shù)成果全是簡潔生命體或是細胞組織打印?，F(xiàn)在在體內(nèi)植入物，擁有工業(yè)化遠景的首要是醫(yī)藥篩選、骨、骨關節(jié)打印和血管支架。
硬組織恢復是一個較大的市場，僅華夏就有千億元的需要。擁有十分首要的社會意思與經(jīng)濟價值?？墒牵扇〖袤w恢復，難以動態(tài)順應身體組織改變的須要；自體骨移植術是拆東墻補西墻、數(shù)目有限；同種/異種骨恢復，存在免疫排擠反應、重病感染危害；人造骨骼可以可操控造，是成長的必定形勢。
抱負的人工骨基質(zhì)資料應具有下列特點：
1、優(yōu)良的生物相容性及生物降解性
2、骨傳導及誘導活性
3、滿意的機器強度
4、可塑型性
5、能負載少量細胞的高浸透性
6、追隨骨質(zhì)細胞生長和性能分化的外表化學本質(zhì)與微構(gòu)造
7、可與其它活性分子復合一同誘導骨產(chǎn)生
8、原資料來歷全面，制造便宜
9、較易消毒
現(xiàn)在已研發(fā)的人工骨首要集中在兩種：
一種是以硫酸鈣、碳酸鈣、磷酸鈣并且羥基磷灰石等為代表的無機鈣鹽，另一種是以有機高分子資料為代表的生物聚合物。現(xiàn)在市場上還沒有可降解3D生物陶瓷打印人工骨產(chǎn)品。
3D打印人工骨屬于第三種醫(yī)療器械，實現(xiàn)申請制，須要嚴酷的審批，一經(jīng)獲取CFDA申請證，將擁有較高的技巧、運用和時間壁壘。
3D生物陶瓷打印工業(yè)鏈技巧
3D打印技巧
粉末粘結(jié)（3DP）
優(yōu)勢：黑色藝術設計、產(chǎn)業(yè)級大型零件生產(chǎn)；
確認：資料用量大、設施巨大、粉體污染。
激光選區(qū)燒結(jié)（SLS）
優(yōu)勢：產(chǎn)業(yè)級大型零件生產(chǎn)；
毛?。嘿Y料用量較大、熱度高、激光輻射、壽命有限。
疊層生產(chǎn)（LOM）
優(yōu)勢：合適產(chǎn)業(yè)級大型零件生產(chǎn)；
毛?。汗ば蚍敝?、資料用量多、資料耗費嚴重。
光固化（SLA）
優(yōu)勢：精度高、設施小、操控快捷；
毛?。嘿Y料選取有限、一些資料對身體有害。
熔融沉積（FDM）
優(yōu)勢：設施小、價錢廉價；
毛?。嘿Y料復合艱難。
許多技巧都能夠運用于生物陶瓷打印，可是也存在諸多限定。因而，須要成長訂制化的技巧。
無絲打?。‵FP）
優(yōu)勢：資料順應廣、資料復合化較易、打印資料定量、打印構(gòu)造可控、無溫差自凝打印；
毛病：操控職員需專業(yè)資料分配技巧。
無絲打印的中心意識是由點及線及面及體，由最簡潔的“物質(zhì)點”結(jié)構(gòu)多尺度的“性能云”。這也是“點云”一名的由來。
3D打印設施
國際上有諸多3D生物打印設施，存在諸多好處，但也有不夠，總之仍處于成長中。
法國的Ceramaker：采取的是SLA，這是一類光固化技巧。全部工藝過程含蓋：創(chuàng)建CAD文檔、形成STL文檔并分層、逐層打印、脫脂和燒結(jié)、后加工。
此中，脫脂和燒結(jié)流程必定造成資料改變和尺寸緊縮，這針對尺寸操控須要進行準確操控、設計、預估；因為須要高熱燒結(jié)，對細胞引入不利。
奧天時的Lithoz：在該行業(yè)獲得了較大進展。發(fā)明了LCM技巧，也采取光固化技巧，但不同于法國的下沉式，它是提拉式的。資料用量較少，可打印出精致的構(gòu)造，但它也采取了光敏樹脂，后期須要脫脂和燒結(jié)。
點云采取嶄新的技巧鏈，以真正骨為目的模型。其技巧鏈首要含蓋生產(chǎn)陶瓷粉體、制孔、制支架三個中心方法，均申報了有關發(fā)明專利。
制陶瓷粉體：對于制粉技巧，開發(fā)了資料精致合成理論解析軟件，可以通過軟件計算出資料合成前提。
制孔：制孔技巧有多種：顆粒晶格聚積、冷凍干燥、模板法、無絲打印技巧。
? 顆粒晶格聚積：仿制原子聚積，如圖，赤色的球代表陶瓷顆粒，紅色的球代表生成的孔隙。這類方法能夠通過操控球徑大小，實行不同孔徑的全連接孔隙。
? 冷凍干燥技巧：將陶瓷和其余資料組合成漿料，接著瞬間冷凍到零下30~40攝氏度，乃至更低。接下來進行抽真空，外面的結(jié)晶水會通過升華，直接從固態(tài)成為氣態(tài)，進而生成連接的孔隙構(gòu)造，咱們能夠通過陶瓷漿料的固液比來操控孔隙的大小。
? 模板法：采取海綿等生物模板，將陶瓷漿料與模板組合在一塊，接著除去模板，進而生成網(wǎng)狀孔隙。
? 無絲打印技巧：能夠精確操控孔隙大小和梁的寬窄，并且每層間的孔隙大小。
制孔技巧多種多樣，其目標全是操控孔隙大小，使細胞能順遂長入人工骨。
制支架: 制支架也有多種技巧，首要有粉末打印無緊縮燒結(jié)、組合技巧、多尺度無絲打印技巧。
點云在3D生物陶瓷打印技巧與運用行業(yè)的開拓
人工骨打印擁有骨礦含量大、資料/孔隙構(gòu)造高難、軟設備操控難、熱度應用受限等諸多國際難題。世界的科學家和研發(fā)機構(gòu)都在戰(zhàn)斗這一行業(yè)。
? 悉尼大學Zreiqat老師正在研究仿真大段人工骨，她們策劃“十年內(nèi)用來臨床”。點云3D打印人工骨已完結(jié)批量植物試驗。獲取海內(nèi)外媒介引用報導數(shù)百次。
? 點云已生成了從資料、設備、體外細胞試驗、體內(nèi)植物試驗的生態(tài)技巧體系。現(xiàn)在正在籌備臨床試驗。
? 點云研究的生物墨水，能夠在納米尺度上浮控陶瓷資料的形式，更有利于生物降解和資料訂制研究。
? 點云3D生物陶瓷打印機能夠在常溫或低熱下實行高粘度生物陶瓷復合資料的增材生產(chǎn)，不變化資料的降解特征和生物相容性。該設施也可訂制開發(fā)。
? 研發(fā)標明，可降解3D打印仿真人工骨擁有誘導成骨特征，是持久牢靠的處理計劃。
? 點云在高難構(gòu)造/牙科行業(yè)生成了納米復合資料、建模與解析軟件等特點技巧。
3D生物陶瓷打印是當下增材生產(chǎn)行業(yè)的熱門、難點、痛點，可是其較大的運用遠景和不能代替的領域需要，使得大家匯集尖端聰慧和各類資源，早日為人類健康服務！
問答環(huán)節(jié)
提問1：生物陶瓷的強度和耐腐水平能否能夠追隨大段骨骼的持久植入需要？
曾博士：陶瓷的強度和耐侵蝕度都較強，可是大段骨的植入需要是可降解特征，因而須要制成多孔?？山到赓Y料緊隨植入時間的增長，會漸漸降解，因而不存在侵蝕的問題。
針對關節(jié)或牙科的應用，則須要注重資料的強度和耐侵蝕水平，能夠采取更耐侵蝕的資料，如氧化鋁、氧化鋯、碳化硅、氮化硅等。
提問2：對照鈦合金類植入物，生物陶瓷在本錢和技巧上都有哪類優(yōu)勢？
曾博士：在承重部位須要植入物在早期就擁有較為好的力學功能，因而鈦合金植入物在這個行業(yè)擁有較好的優(yōu)勢。而生物陶瓷的特點在于可降解，在須要可降解的運用行業(yè)，如兒童和老年人的缺損恢復上則擁有顯著優(yōu)勢。
提問3：點云的無絲打印技巧對資料分配需要較為高，這在后續(xù)醫(yī)院的運用中會不會是較為大的阻礙？此外，點云的打印體系能否能夠追隨應用其余廠商的生物陶瓷資料？
曾博士：因為這類技巧應用的資料范疇較為全面，還須要特殊軟件的解析性能，因而醫(yī)院在應用時須要部分技能，但這類問題都能夠很快處理。點云的打印體系是一個開放的體系，能追隨其余廠商的資料。
提問4：現(xiàn)在點云對外有哪類營業(yè)的協(xié)作，最希望哪一種型的營業(yè)協(xié)作？
曾博士：點云現(xiàn)在對外的營業(yè)含蓋資料、軟件、設備和臨床運用的協(xié)作。咱們研究產(chǎn)品的目標在于運用，因此最須要的是臨床的協(xié)作。但實際上，一個產(chǎn)品加入運用的流程是須要群策群力的，因此每一種協(xié)作咱們都十分歡迎。
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