2021年9月23日，《Nature》官網發布了上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院戴尅戎院士、王金武教授團隊的生物3D打印項目專(zhuan) 訪。該團隊長期致力於(yu) 醫學3D打印研究，包括3D打印術前模型、手術導板、植入物以及生物打印關(guan) 節假體(ti) 。他們(men) 的工作旨在改善中國估計1.4 億(yi) 關(guan) 節疾病患者和每年約70萬(wan) 例關(guan) 節置換手術的醫療效果。

　　傳(chuan) 統關(guan) 節假體(ti) 可能在10年內(nei) 發生鬆動、斷裂和感染等，從(cong) 而導致假體(ti) 失效和翻修手術。“生物3D打印在創造具有生理結構功能並能自我修複的組織器官方麵，已經成為(wei) 了一個(ge) 極富有臨(lin) 床轉化前景的工具，” 王金武教授介紹說， “然而目前也存在很大的挑戰：除了高精度打印的要求外，還需製備優(you) 良特性的生物墨水以及構建生物活性微環境。”

　　王金武教授牽頭的科技部國家重點研發計劃-生物3D打印項目包括了血管化仿生人工關(guan) 節的研究，並準備進一步開展相關(guan) 的臨(lin) 床試驗和轉化應用。該國家項目匯聚了來自全國各地的生物材料、打印設備和臨(lin) 床醫學等研究方向的專(zhuan) 家，涉及全國16個(ge) 研究所的5個(ge) 調查組。

　　/ 3D打印生物關(guan) 節的興(xing) 起

　　戴尅戎院士團隊在2003年獲得中國第一張個(ge) 性化人工關(guan) 節假體(ti) 注冊(ce) 證，此後，新的個(ge) 性化關(guan) 節植入物迭代研究開始向更高的耐用性和生物活性方向發展，其中麵臨(lin) 著血管化的難題——無血管長入導致細胞凋亡，是傳(chuan) 統組織工程生物型關(guan) 節假體(ti) 失效的常見原因之一。3D打印生物關(guan) 節實現血管化©上海第九人民醫院一項為(wei) 期 24 周的研究證明了3D 打印關(guan) 節的耐用性和功效，關(guan) 節具有光滑、幹淨的軟骨層的。

　　王金武教授團隊2021年在《Advanced Functional Materials》發表了一項研究表明，使用聚(N-異丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)、甲基丙烯酸明膠(GelMA)製造熱響應性水凝膠支架，該支架在體(ti) 溫環境下收縮，無需複雜操作流程即可有效觸發微尺度脈管係統的產(chan) 生，最小直徑可達50微米，確保了氧氣和營養(yang) 物質交換。

　　類似的研究成果得益於(yu) 該團隊持續開發用於(yu) 支持再生組織和器官的生物反應器。體(ti) 內(nei) 生物反應器可以在更大程度上模擬體(ti) 內(nei) 組織和器官環境，特別是在血管化關(guan) 節方麵。隨著打印技術的發展、材料科學的整合和細胞生物學的推動，該團隊致力於(yu) 探索理想的生物3D打印支架，並優(you) 化細胞的微環境以促進血管生長。

　　©上海第九人民醫院再生股骨頭軟骨與(yu) 再生軟骨下骨完美融合

　　©上海第九人民醫院/ 克服醫療植入挑戰

　　在醫學轉化與(yu) 臨(lin) 床應用方麵，上海九院成立了中國第一個(ge) 3D打印接診中心，研究人員多方麵自主構建並實現了世界領先的技術平台，包括數字仿生模型的建模軟件、適用於(yu) 不同組織的生物墨水、生物打印骨與(yu) 軟骨細胞存活維持係統等。

　　戴尅戎院士王金武教授團隊在2018年牽頭製定並發表了涵蓋3D打印醫療器械的設計、製造和使用的專(zhuan) 家共識。然而，臨(lin) 床轉化的最後一公裏不僅(jin) 牽涉到創新技術應用的風險，還會(hui) 受到尚未及時更新的醫療器械注冊(ce) 法規的阻礙。在2019年，該團隊獲得了注冊(ce) 人製度下第一張隸屬上海交通大學的科研型企業(ye) 轉化的3D打印醫療器械注冊(ce) 證，由此成立上海交大創新器械注冊(ce) 中心以服務科研轉化。生物3D打印中心開發的機器人©上海第九人民醫院/ 為(wei) 未來製定藍圖

　　通過政府、大學、醫院和行業(ye) 之間的協同合作，王金武教授團隊正在構建一個(ge) 由3D打印個(ge) 性化醫療數據驅動的雲(yun) 平台，預計將為(wei) 至少25,000例患者提供服務。

　　除了生物打印機和原位打印機器人的研製外，該團隊還開展實時細胞活動監測、支持細胞發育的細胞存活維持係統以及用於(yu) 體(ti) 外藥物篩選的生物打印組織模型的研究，這些研發得到了國家重大科技基礎設施（上海）的支持，該中心作為(wei) 大型高端醫療設備關(guan) 鍵技術轉化的綜合研究機構，可同時容納100個(ge) 研究小組進行藥物和設備的研發。該3D生物打印機配備了針對不同組織類型的噴嘴

　　©上海第九人民醫院國家轉化醫學中心（上海）©上海交通大學

　　臨(lin) 床轉化型科學研究雖由創新驅動，但須符合倫(lun) 理和臨(lin) 床安全要求，該團隊已牽頭製定了包括生物打印醫療器械在內(nei) 的多項醫學3D打印的相關(guan) 標準，可作為(wei) 安全和功效管理的國際參考，此外標準製定還須麵向未來，以符合快速的技術創新要求。