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第一次买生物3D打印机,你需要了解的6个知识点

2020.3.03

生物3D打印看起来这么酷,要怎么搞起来呢?打印机五花八门,看起来比选单反相机都费劲?怎样才能选一个适合自己的生物3D打印机呢?我们总结了几个知识点,希望能帮到选择有恐惧症的朋友们。


1. 您想做的应用是什么?

根据所用生物材料性能的不同,清华大学生物制造中心将目前生物3D打印技术分为4个层次:

第1层次是打印无生物相容性要求的材料,可应用于3D打印体外病例模型、手术导板、3D打印体外假肢或矫形辅具等领域,该层次的应用极大的发挥了3D打印在个性化定制方面的优势,帮助相关病人量身定做相关手术模型或治疗工具,可使病人得到更好的治疗(临床一类二类器械)。

第2层次是打印具有生物相容性,但非降解材料。此类打印产品可以作为体内永久植入物,材料可以钛合金等金属等材料,也可以是高分子等惰性材料等,其中3D打印金属植入物厂商爱康医疗已获得多个CFDA上市许可证书,产品已应用于临床(临床三类器械)。

第3层次是打印具有良好生物相容性且可降解的生物材料,主要的应用领域为打印组织工程支架。其要求打印的体内植入物不仅能与体内相容,还要具有降解特性,在体内一定时间促进体内缺损组织的生长和愈合(临床三类器械,很少证书)。

第4层次是打印活性细胞,蛋白及其他生物活性分子等,该层次的生物3D打印技术也被称作细胞3D打印技术。细胞3D打印技术可以直接将细胞、蛋白及其它具有生物活性的材料(例如蛋白质,DNA,生长因子等)作为3D打印的基本单元,以3D打印的方式,直接构建体外生物结构体、组织或器官模型(临床三类器械,还无获批产品,学术热点)。

可以看出每一类的产品应用是完全不一样的,其实打印机也是不一样的,不能通用。

如果您希望应用在临床方面,想短期就上市销售,请关注第1层次和第2层次的产品,第3层次的可临床产品非常少,基本可忽略不计,因为打印出来的产品都是医疗器械,即使买了打印机,也要合规申报,不能代替注册本身,想通过购买打印机来马上实现第3层次临床合规产业化的可能性微乎其微。

如果您希望做前沿的学术研发,请关注第3层次和第4层次的产品,尤其是第4层次的细胞打印,非常硬核和前沿,容易出高端学术成果。第1层次和第2层次出好科研文章的难度已经很高了。

因学术老师们更多关心的是如何搞好科研,我们下文就不讨论第1层次和第2层次的企业应用了。

2. 您想打印的材料是什么?

您准备打印自己的材料还是商业化的墨水?

如果您不是一个生物材料专家,我不建议您自己研发墨水(买不到和天才除外),这是一个专门的学科,重头做几年可能只达到了专家几年前的水平,要踩很多坑,浪费了很多时间,这与现代科研扬长避短,合作共赢的思维不符。

商业化的墨水也有很多种,最快速的就是找墨水厂商咨询,把您的需求提出来看能不能满足,尤其要关注生物学性能和力学性能这两点。想做产业化的要额外关注,这种生物墨水是不是FDA准入的材料,如果不是,可能未来短时间内做不成产品的概率很高。

我们多年经验是,如果材料您搞不定,再好的打印机也是花瓶,所以这类用户一定要先考虑墨水问题,再考虑设备问题。

如果您是生物材料专家,想打印自己的材料,那应该更多要关注怎样3D打印您的生物材料。不是所有的材料都能被打印出来,并形成3D结构。关于常见细胞打印原理请查阅往期文章“原创干货|细胞3D 打印技术的概述“。目前挤出式生物3D打印机是主流的商业生物3D打印机,建议万能的材料大神们,还是尽可能把材料改性成可挤出式打印比较好,这样买一个主流的挤出式生物3D打印机就可以马上出成果,若选择其他不太成熟的生物3D打印机可能在稳定性和易用性等方面会有很多问题,且因为商业转化度不高,后续的升级与维护也会相对比较少,不想自己组内改设备和写代码的老师最好别碰。

避坑最好的方式就是拿着材料去找打印机厂商试,简单三维结构都打不出来的话,这种打印机尽量别选这个厂商,因为这只有两种可能,要么技术原理根本不适用这种材料,要么厂商实力不行。

3. 设备是否易用?

相信大部分第一次买生物3D打印机的老师,其实都不是生物3D打印领域的人,很多都是生物材料专家,生物学家或医生,很少有机械,电子和软件的专家。其实大部分生物3D打印机都是在3D打印机的基础上开发的,建模逻辑等都是机械工程师的逻辑,对于搞材料和生物的都不那么容易学会,所以设备的易学性和易用性非常重要,直接影响到后续学生的学习热情和科研效率,多关注在易学性和易用性(其实就是产品细节设计和软件设计)有追求的厂商比较好。

4. 后续我可以和谁交流?

生物3D打印是个大交叉学科,离不开制造学家,材料学家和生物学家的共同参与。里边流程内有很多科学和技术问题要解决(包括材料能否打印?能否构建3D结构?细胞能否存活?打印结构是否具有功能性?等一系列问题,关于具体解释请查阅往期文章“原创干货|细胞3D 打印技术的概述“),甚至有很多Know-how的经验在里边。如果这些都自己搞,前期很容易被弄懵逼。

现代学术成果,大家都在争分夺秒的发出来,抢在前边,谁买个打印机不是想尽快发表好成果呢,所以,有没有人能指导和分享这些经验,对刚入门的研究者至关重要,努力去找合作伙伴和提供这些技术支持的厂商吧(一般厂商不会支持服务其他厂商产品的,设备设计都不一样,很难玩得6的)。

5. 预算不够怎么办?

生物3D打印机再好,买不起怎么办?

确实,现在一流厂商的旗舰打印机都在20万美金以上,比较弱的一般桌面打印机也要几十万人民币。虽然一分钱一分货,但毕竟也不是一个小数目,不是大牛实验室谁能说买就买一个大件呢。所以,对于还在观摩的年轻老师,几点小建议:

a. 如果还是想试一试的态度,不想一次投入太多,可以关注一些入门级的推广设备,价格一般会在20万(上普5月31日即将全球发布的BioMaker,是国内价格良心的入门选择,请关注发布信息)。

b. 10多万还犹豫的老师,可以考虑去厂商处测试,或者与厂商协商短期租用设备。

c.另一个讨巧的方式,是找有打印服务的厂商进行前期付费探索,虽然也都不算便宜,但比买设备还是优惠多的,可以加速判断目前生物3D打印领域是否适合您进入。

d. 有些进口打印机代理价格虚高或混乱,可以多咨询几家代理,或打探一下这个打印机在国外的价格到底如何,判断代理价格是否合理。

对于大牛钱多实验室,不要看价格,只买最好,最能发顶级成果。

6. 要买进口么?

进不进口其实不那么重要,进口也有烂设备,国产也有好设备。其实本文看到这,相信你一定已经明白了找技术支持好和对产品有持续升级的厂商,才是能真正能引你入门的企业,节约的时间不仅仅是金钱,更多的是能不能早人一步发表成果,赢在起跑线上。


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