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產業(yè)一線|3D打印皮膚初步實現(xiàn)!這家深圳公司在量產"人源材料"

2025-04-21 10:36:43 中新經緯

  中新經緯4月21日電 (陳俊明)“我們的終極目標是打印活體器官,在此過程中培育出人類的微型組織,它分泌的人源活性材料應用前景非常廣闊!鼻迦A大學教授、華清智美首席科學家徐弢表示,該材料在醫(yī)美、神經損傷修復、關節(jié)軟骨修復、肺部修復等領域有巨大潛力。

  醫(yī)美領域應用交聯(lián)的玻尿酸基本以物理填充為主,但人體沒有專門的酶去消化這類材料,打多了會造成臉部僵硬,俗稱“饅化臉”。

  近年市場開始尋找新的替代材料。

  清華大學博士、華清智美CTO張益稱,與玻尿酸相比,人源膠原更貼合人體,臨床反饋維持時間顯著延長,還能從源頭解決傳統(tǒng)填充劑的"饅化臉"問題。

  但是,要通過產業(yè)化的方式得到足夠數量的人源膠原并不是一件易事。

  百億“細胞工人” 變成“超級戰(zhàn)士”

  華清智美在醫(yī)美領域推出“ECM-3D打印膠原”,利用生物3D打印解決這一技術難題。

  徐弢表示,他的研究生、博士生團隊曾經花了一個多月時間培育人源干細胞,得到的人源膠原只夠給數只老鼠(實驗用)注射。

  目前通過生物3D打印技術等實踐探索,“華清智美現(xiàn)已能穩(wěn)定量產人源膠原,單批次能生產約千盒膠原產品!毙鞆|說道。

  清華大學博士、華清智美CTO張益(右)講解生產流程 中新經緯張嘉怡攝

  從流程看,生產人源膠原要追溯到上游原材料。張益表示,從臍帶中提取出來的干細胞需是健康的,不帶病毒,符合鑒定標準。

  得到干細胞的下一步是細胞擴增。張益介紹稱,將符合標準的干細胞送往大規(guī)模培養(yǎng)間。培養(yǎng)間對壓力、溫度、濕度、氣流速度等參數有具體要求,且達到局部百級標準,即局部環(huán)境中基本沒有任何塵埃粒子。

  “假設獲得種子細胞數量是1000萬,我們可以在工程化培養(yǎng)后實現(xiàn)百億級的增量。”張益稱,百億級的細胞放在手上,大概是一個乒乓球的大小。

  “不要看乒乓球那么小,細胞直徑只有10微米,細胞團里個體數量是‘恐怖級’的。實驗室細胞一般達到千萬就已經很多了,上億就是特別多(的數量),實驗室很難實現(xiàn)百億級的細胞擴增。”張益說。

  生物3D打印機

  據介紹,華清智美目前已經實現(xiàn)單批次百億級的細胞擴增,生產周期約為20天。細胞是膠原的來源,下一步則是要將培育出來的細胞“馴”成“生產工人”。

  “產業(yè)化需要效率,我們通過生物3D打印技術搭建‘細胞超級工廠’的生產平臺。”張益說,生物3D打印技術的優(yōu)勢是三維立體,能容納更多“細胞工人”,產量更高。另外,生產平臺是臍帶仿生環(huán)境,細胞在舒適、快樂、營養(yǎng)豐富的微環(huán)境能變成‘超級戰(zhàn)士’,可以持續(xù)分泌膠原等材料。

  “臍帶是條狀的,結構學上要去仿真結構性,材料學上還要給細胞提供蛋白質、氨基酸等物質,讓其保持好性狀和活力,其中許多底層技術(問題)需要解決!睆堃媾e例說,微載體培養(yǎng)細胞時,細胞載體很容易抱團,從而導致細胞分化變性等情況。公司改進機械裝置讓細胞載體分開,其中涉及一些參數調整,保證細胞生長的同時不聚團。

  華清智美細胞產物純化系統(tǒng) 中新經緯張嘉怡攝

  皮膚打印初步實現(xiàn)

  “生物3D打印技術經過近30年的發(fā)展,取得一些突破性進展,例如骨骼、皮膚打印已初步實現(xiàn),正在進入臨床階段。相對復雜的器官層面,人造膀胱以及石女癥導致不孕不育都有臨床實踐!毙鞆|表示,最難的是肝臟、腎臟、心臟等實體器官,要生物3D打印出來的器官有解毒、過濾功能,目前技術還做不到。

  徐弢進一步解釋稱,一比一打印肝臟、腎臟的形狀可實現(xiàn),但該器官沒有功能。3D打印實體器官最大的難處是需要大量毛細血管來供血、供氧,若沒有營養(yǎng)供給,器官自然就失去活性。

  徐弢研究生物3D打印技術二十多年。他的博士導師托馬斯·波蘭(Thomas Boland)教授在21世紀初率先提出了細胞打印以及器官打印的全新概念,其博士后導師美國哈佛大學/維克森林大學的安東尼·阿塔拉(Anthony Atala)教授在再生醫(yī)學(例如人造膀胱)領域有顯著貢獻。

  華清智美資料顯示,公司團隊在生物3D打印前沿領域有不少創(chuàng)新實踐,例如生物3D打印心臟模型可在體外跳動、通過機械臂打印實現(xiàn)帶附屬器官的皮膚再生等。徐弢表示,生物3D打印心臟模型只是實現(xiàn)了部分跳動的簡單功能,如何與人體整合等還需要更多研究。

  “作為生物3D打印領域的研究者之一,我們團隊的終極目標是造人的組織和器官,這是臨床上的痛點。太多病人需要器官,目前主要依賴捐獻者,這個缺口太大了,遠遠不能滿足!毙鞆|稱,要實現(xiàn)該目標是一個復雜的過程,但這期間會產生許多有價值的新技術,在醫(yī)療領域是可以應用的。

  據徐弢介紹,華清智美的人源膠原產品在子宮內膜修復、創(chuàng)面修復、抑郁癥、脊髓損傷、神經修復、老年癡呆等領域都有潛在價值。

  張益表示,華清智美人源細胞外基質拿到了深圳市重大技術攻關的科研項目,現(xiàn)在和清華研究院、中科院先進院、中山大學附屬第七醫(yī)院進行合作,初步把ECM人源膠原應用確定了兩個方向,一是子宮內膜修復,二是創(chuàng)面修復。

  “女性子宮壁太薄產生纖維化,粘連在一起,導致不能受孕,用人源膠原去修復子宮內膜受損部位,不僅能修復缺損部位,還能讓患者正常受孕。”張益說,“目前我們在老鼠上進行了動物實驗,如果不進行干預,動物子宮粘在一起,受孕率極低。但用公司的生物材料去治療時,受孕率成功率達到70%-80%!

  創(chuàng)面修復上,華清智美團隊也進行了長時間探索。“燒傷或者創(chuàng)面皮膚修復需要良好的人源材料加速傷口修復,皮膚創(chuàng)面裸露在外有細菌感染的風險,假設患者皮膚需要一個月時間修復,如果把時間縮短到一半,就能為病人節(jié)省更多時間,減少風險,順利進行下一步治療。”張益稱,“用老鼠做動物實驗發(fā)現(xiàn),常規(guī)治療可能半個月才結痂,使用新材料約7天就能實現(xiàn)傷口愈合結痂,半個月基本就痊愈!

  華清智美研發(fā)實驗室 中新經緯張嘉怡攝

  “公司在開發(fā)三類醫(yī)療器械和植入式的產品,相關注冊流程在進行中,同時也在積極推進臨床過程。”徐弢表示,下一步,將圍繞華清智美開發(fā)的中高端的生物材料,一方面實現(xiàn)原料供應,同時做創(chuàng)新醫(yī)療器械開發(fā),與市場分享生物3D打印技術領域的發(fā)展成果。

  產業(yè)化無前車之鑒

  “公司培育人源膠原的技術很新穎,清華博士團隊做了大量技術原創(chuàng)研發(fā),要建立生產流水線更是沒有任何前車之鑒,可謂難上加難。”華清智美總經理劉博勛稱,深圳市光明區(qū)在合成生物領域形成了產業(yè)聚集,有經驗積累和人才積淀,而且大灣區(qū)醫(yī)療產業(yè)鏈完整,團隊引進產業(yè)人才后少走不少彎路。

  2021年,深圳市光明區(qū)出臺全國首個合成生物專項政策,并設有合成生物產業(yè)園,截至2024年,光明區(qū)已匯聚123家合成生物企業(yè),總估值近400億元。華清智美作為“深圳市光明區(qū)合成生物企業(yè)”中的重點培育領軍企業(yè),得到了政府大力支持,提供研發(fā)和設備補貼來降低創(chuàng)新的成本。

  華清智美產品生產過程 中新經緯張嘉怡攝

  2024年8月10日,國家藥監(jiān)局醫(yī)療器械技術評審中心網站公布,華清智美的注射用3D打印人源脫細胞外基質(主要成分為3D打印ECM膠原)已成功獲得主文檔登記。這標志著ECM材料,包括ECM膠原,正式進入國內醫(yī)療器械市場。徐弢表示,該款原料做了備案后,頭部的醫(yī)美企業(yè)都跟公司進行了接洽。

  目前,膠原市場保持高速增長。據弗若斯特沙利文,2022年,中國重組膠原蛋白產品市場達到192.4億元,未來將以年復合增長率為44.93%,在2025年達到585.7億元,在2030年市場規(guī)模將增至2193.8億元。

  “公司年內有望實現(xiàn)收支平衡,目前已開放新一輪融資,希望牽手更多行業(yè)資源,加快產業(yè)實踐!眲⒉﹦渍f。(中新經緯APP)

  (文中觀點僅供參考,不構成投資建議,投資有風險,入市需謹慎。)

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來源:中新經緯

編輯:郭晉嘉

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