無論是相似度高達95%的“術前人體彩排模型”，還是"可生長可發育的生物陶瓷骨骼"，將生物3D打印技術應用于醫藥臨床，灃東新城高新技術企業西安博恩生物科技有限公司，科技創新的步伐從未止步。
5月7日，位于西咸新區灃東新城西安統籌科技資源改革示范基地的西安博恩生物科技有限公司（以下簡稱博恩生物），剛打印好的人體手部組織模型正在包裝，準備送往醫院用于臨床。
“它是按照人體真實的骨組織結構打印的，相似度達到95%。醫生用來做臨床演練，手感逼真，有助于提高手術的準確性、縮短手術時間。”博恩生物總經理張馳介紹，“術前人體彩排模型”是公司近年來在3D打印活性仿生骨技術領域的應用成果之一。
攻克仿生骨研制世界難題
博恩生物的技術研發者是西北工業大學汪焰恩教授。汪焰恩痛心于母親腿有殘疾，在國外留學期間便把研究方向鎖定在“研制人造骨3D打印技術及裝備”上，向骨缺損修復重建這項全球臨床難題發起挑戰。
“不同植入物放入人體內會怎么發育？”汪焰恩教授團隊通過對多種材質的植入物進行詳細研究后，篩選出最適合做人造骨的純生物級生物活性材料——羥基磷灰石（HA材料）。這是人體牙齒中含量最高的材料，在人體骨骼的無機鹽成分中占比75%，具備天然的骨傳導性和骨誘導性，可從貝殼等物品中提取。
然而，這種自然提取出來的原材料是粉末狀，怎么把它們粘合起來？又怎么能制備成復雜的非規則曲面的人體骨骼？難題接踵而至。
“當這個問題被限定在3D打印和人體上應用，就變得異常復雜了。”汪焰恩說，這種黏合劑不僅要能通過近似于頭發絲那么細的打印機噴嘴，還要能被人體環境接受。
為了找到合適的黏合劑，汪焰恩嘗試了上百種不同的方案，用壞的噴嘴裝了幾大箱。終于，他找到了一種“生物墨水”，這種“生物墨水”能夠完美地讓羥基磷灰石固定成型。而國外一些大型醫療公司使用的 “膠水”聚乳酸，降解后會在骨周圍形成微酸環境，對人體造成損傷。
2012年，汪焰恩團隊研發出第一臺生物活性3D打印機。這套設備獨創的常溫壓電超微霧化噴灑技術，處于國際先進水平。
至此，汪焰恩教授團隊實現了從原料、設備、制造工藝的全套創新，并擁有完全自主知識產權。經過檢測，該3D打印活性仿生骨與自然骨成分、結構、力學等性能高度一致。
“這種仿生骨神奇之處在于，它是‘可生長可發育的生物陶瓷骨骼’。”汪焰恩說，傳統人造骨大多以金屬材料和高分子材料作為首選，但是這些材料植入患者體內，存在諸多天然缺陷。例如在體內無法和自體骨有機結合，導致局部骨質疏松，引起人造骨松動或附近的骨斷裂。此外，金屬離子從人造骨表面析出，進入人體內，會形成二次傷害。而以自然材料羥基磷灰石為原料制成的人造仿生骨植入患者體內后可促使人體自體骨發育，并隨著時間推移逐步降解。
由這種生物材料制成的植入骨支架、植入骨填充顆粒等具有多孔結構均勻的優點，可用于骨修復、骨腫瘤、骨缺損等病例，造福廣大患者。
產業化步入發展“快車道”
科技創新永無止境。汪焰恩說：“我們正在探索真皮層中汗腺、毛囊、皮脂腺等結構的穩定打印技術，做到與自然皮膚高度接近。”在3D打印兔子皮膚的植入試驗中顯示，仿生皮膚比自體皮膚愈合時間短25%。未來，這項技術或許能為皮膚損傷患者帶來希望。
汪焰恩教授團隊研制的人造仿生骨產品在創業大賽上一經亮相，便受到投資人的青睞。2015年，汪焰恩團隊拿到400萬元融資，注冊成立了博恩生物公司。
“目前，骨科系列產品已經在老鼠、兔子、豬、狗等動物活體中做了5批相關試驗。明年可以申請人體臨床試驗，最終申請到三類醫療器械認證。”張馳說。
除了“術前人體彩排模型”和仿生骨系列產品，博恩生物還以納米羥基磷灰石為基礎材料，開發出齒科隱形矯治器產品，目前已獲得約2000萬元的訂單。從易到難、從眼前到長遠，博恩生物產業化發展逐漸明晰。
2018年，博恩生物獲得陜西省科技工作者創新創業者大賽機械類一等獎后，憑借突出的技術實力和廣闊的市場應用前景，不僅得到了陜西省創新驅動共同體專家學者的認可，還在其助力下順利落戶灃東新城科統區。
隨后，灃東新城迅速為企業解決了科技成果產業化前期場地不足和資金匱乏的需求，使項目步入產業化發展“快車道”。
此外，灃東人工智能計算創新中心也在吸引著博恩生物的研發團隊。“這在未來可以為我們大量的骨科數據計算提供支撐。”張馳暢想著公司未來的發展前景，信心滿滿。
來源：西咸新區灃東新城
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