未來(lái)3D生物打印技術(shù)解析

據著(zhù)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(chēng)，3D打印技術(shù)已經(jīng)成為目前最熱門(mén)的新技術(shù)之一，其中3D生物打印技術(shù)發(fā)展潛力非常巨大，預計未來(lái)幾年將實(shí)現快速成長(cháng)和創(chuàng )造大量收入。

面向醫學(xué)研究和醫療設備的3D人體組織開(kāi)發(fā)商和制造商O(píng)rganovo Holdings正在同云設計和技術(shù)軟件廠(chǎng)商Autodesk合作開(kāi)發(fā)首款生物打印3D設計軟件。

這款軟件將與Organovo的NovoGen MMX生物打印機配套使用，這表明人類(lèi)在提高3D人體組織設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(hù)的數量。Organovo的 3D生物打印技術(shù)可以創(chuàng )造3維人體組織，從結構上糾正和構成人體細胞。利用這種方式創(chuàng )造出來(lái)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(jìn)藥物發(fā)現 和開(kāi)發(fā)提供了機會(huì )，未來(lái)還有可能應用于臨床治療和組織移植。

Autodesk致力于開(kāi)發(fā)人機互動(dòng)、計算機圖形和數字設計等最先進(jìn)的技術(shù)。它打算將其技術(shù)拓展應用到設計和模擬分子和人體系統的軟件開(kāi)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(lái)打印人體組織以及利用計算機化可適應制造工藝進(jìn)行人體組織移植的新途徑。定制樣品和成品 是利用廉價(jià)3D計算機打印機生產(chǎn)出來(lái)的。這些醫學(xué)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(chēng)作快速生物打印。它 是對我們所熟悉的傳統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構，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(dòng)化(定制圖形用戶(hù)界面)、專(zhuān)為滿(mǎn)足生物研究和生物打印的各種需求而開(kāi)發(fā)的軟硬件平臺。從硬件的角度來(lái)說(shuō)，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(xué)家們每次想要使用打印機時(shí)，都必須從頭編寫(xiě)相關(guān)的軟件，這意味著(zhù)科學(xué)家們要花 大量的時(shí)間去調試軟件，而不是進(jìn)行技術(shù)研究。

Autodesk已經(jīng)成為很多專(zhuān)業(yè)化設計領(lǐng)域的領(lǐng)軍廠(chǎng)商，可能在過(guò)去的20年里被開(kāi)發(fā)出來(lái)的所有產(chǎn)品都是利用 Autodesk的軟件開(kāi)發(fā)出來(lái)的，但是這將是它第一次去開(kāi)發(fā)能夠創(chuàng )造活體事物的軟件。未來(lái)5年內實(shí)現的第一款應用很可能會(huì )是準備用于臨床試驗的簡(jiǎn)單組 織。與此同時(shí)，Organovo希望通過(guò)生產(chǎn)能夠被用于藥品研究、發(fā)現和開(kāi)發(fā)的活體組織獲得一個(gè)穩定而且可持續的創(chuàng )收源泉。

3D生物打印技術(shù)的發(fā)展潛力

了解3D生物打印技術(shù)的發(fā)展潛力的最好辦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(shuō)明問(wèn)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(dòng)平板電腦和智能手機技術(shù)發(fā)展的主要動(dòng)力可能是消費者需要一種多功能的、價(jià)格低廉 的、實(shí)用性強的便攜式設備。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(píng)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(chǎng)暢銷(xiāo)，預計它的銷(xiāo)量 很快就會(huì )超過(guò)筆記本電腦。

3D打印技術(shù)的開(kāi)發(fā)已經(jīng)成為當今最熱門(mén)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(shí)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(guò)去的2年里，3D打印領(lǐng)域的市場(chǎng)領(lǐng)先者3D Systems和Stratasys一直是最熱門(mén)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(kāi)的拉斯維加斯CES展會(huì ) 上風(fēng)頭最勁的話(huà)題。3D Systems的股票自今年年初以來(lái)已經(jīng)上漲了15%。

預計3D打印行業(yè)將在近幾年實(shí)現快速成長(cháng)和創(chuàng )造大量收入，因為越來(lái)越多的公司開(kāi)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(kāi)始在它們的制造工藝中采用3D打印技術(shù)。

據Autodesk副總裁布萊恩馬修(Brian Mathews)稱(chēng)：“3D打印是重新設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打印設備投入大量資金的工程技術(shù)公司Morris Technologies，它將專(zhuān)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(huì )以類(lèi)似的成長(cháng)趨勢發(fā)展下去。

據致力于增加人體器官、眼睛和組織捐獻工作的美國非營(yíng)利性組織Donate Life America稱(chēng)：“雖然醫學(xué)技術(shù)和捐獻一直在發(fā)展，但是市場(chǎng)對人體器官、眼睛和組織的需求仍然遠遠大于捐獻的數量。僅在美國，就有超過(guò)11.5萬(wàn)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(zhuān)家分析師，他們編著(zhù)了數百份市場(chǎng)研究報告。

據一位名叫麥克金(Mike King)的專(zhuān)家稱(chēng)：“預計到2017年的時(shí)候，全球人造器官市場(chǎng)將達到200億美元的規模，這主要是由于需要器官移植的病人的需求不斷增長(cháng)所推動(dòng)的。另 外，技術(shù)進(jìn)步、成本下降、人口老齡化和捐獻器官數量少也是造成未來(lái)幾年內人造器官市場(chǎng)需求猛增的因素。”

報告還指出，由于全球糖尿病患者超過(guò)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。

結論

其他一些公司也在積極研究和開(kāi)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的技術(shù)，而非生物打印技術(shù);那些公司專(zhuān)注的重點(diǎn) 都跟Organovo不同。3D打印技術(shù)可能還要較長(cháng)的一段時(shí)間才能獲利，盡管這個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的投資風(fēng)險很高，但是潛在回報可能非常巨大。

但是，這個(gè)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)現和開(kāi)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(wàn)美元的收入。后來(lái)它又在2011年10月與United Therapeutics達成了一項為期30個(gè)月的合作，Organovo將利用其生物打印技術(shù)進(jìn)行與肺動(dòng)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(wàn)美元的收入。