已成功移植全球首例*D生物打印耳朵！*D Bio Therapeutics引領(lǐng)*D生物打印技術(shù)

20世紀，出現了兩個(gè)對公共衛生和預期壽命影響具有里程碑意義的重大醫學(xué)進(jìn)展——疫苗和抗生素打印。到了21世紀，第三個(gè)重大進(jìn)展——再生醫學(xué)出現了。據報道稱(chēng)，鑒于干細胞治療的可能性，一些研究人員和臨床醫生把再生醫學(xué)稱(chēng)為“第三次醫學(xué)革命”。

再生醫學(xué)是指利用生物學(xué)及工程學(xué)的理論方法創(chuàng )造丟失或功能損害的組織和器官，使其具備正常組織和器官的結構和功能打印。 再生醫學(xué)標志著(zhù)醫學(xué)將步入重建、再生、“制造”、替代組織器官的新時(shí)代，也為人類(lèi)面臨的多數醫學(xué)難題帶來(lái)了新的希望，如自身免疫性疾病、惡性腫瘤、阿爾茲海默病、帕金森病等疾病和各種組織器官損傷的治療。

根據美國再生醫學(xué)聯(lián)盟ARM的統計，2021年再生醫學(xué)領(lǐng)域融資額高達2*1億美元，全球有1*0*家公司正在積極開(kāi)發(fā)再生醫學(xué)領(lǐng)域打印。此外，根據Statista統計， 2021年全球再生醫學(xué)市場(chǎng)規模約為1*9億美元，預計20*0年可達9**億美元，CAGR 21.22%。

再生醫學(xué)的概念較為寬泛，探索方向也較多打印。目前，再生醫學(xué)正在探索的三大方向包括：通過(guò)移植細胞懸浮體或聚合體來(lái)替代受損組織；實(shí)驗室生產(chǎn)的能替代天然組織的生物化人工組織或器官的植入；通過(guò)藥物手段對損傷組織部分進(jìn)行再生誘導。

隨著(zhù)*D打印技術(shù)的問(wèn)世，該技術(shù)也被引入再生醫學(xué)領(lǐng)域成為*D生物打印技術(shù)打印。*D生物打印技術(shù)是以計算機三維模型為“圖紙”，裝配特制“生物墨水”，制造出人造器官和生物醫學(xué)產(chǎn)品的新科技手段。

目前，*D生物打印技術(shù)已被廣泛應用在制造人體器官方面，如心臟、肝臟、眼球等，國內外有多家企業(yè)專(zhuān)注于開(kāi)發(fā)此技術(shù)應用于臨床打印。數據顯示， 2021年，國內*D生物打印市場(chǎng)規模達到*2.*9億元。

放眼全球，盡管多家生物技術(shù)公司入場(chǎng)，但有且僅有一家公司成功實(shí)施了一例臨床*D生物技術(shù)產(chǎn)品的耳朵移植打印。這家公司就是*D Bio Therapeutics（以下簡(jiǎn)稱(chēng)*D bio）。

康奈爾大學(xué)師徒共同創(chuàng )業(yè)

*D Bio是一家創(chuàng )辦于201*年的臨床階段生物技術(shù)公司，總部位于美國紐約，專(zhuān)注于再生醫學(xué)與設備開(kāi)發(fā)，旨在支持活組織和器官植入打印。*D Bio利用其專(zhuān)利*D生物打印技術(shù)提供結構和功能完整、安全的活組織植入物，能夠按需為患者進(jìn)行設計，目前已成功完成全球首例*D打印耳朵臨床人體實(shí)驗。

Daniel Cohen是*D Bio的吉印通創(chuàng )始人和首席執行官，是康奈爾大學(xué)機械工程博士，輔修生物醫學(xué)和電氣工程打印。在康奈爾大學(xué)，他專(zhuān)注于*D生物打印技術(shù)，擁有眾多該領(lǐng)域的出版論文與專(zhuān)利。畢業(yè)后在麥肯錫工作四年，學(xué)習如何把科技項目商業(yè)化。創(chuàng )辦*D Bio之前，他還吉印通創(chuàng )辦了American PAPR，這是一家醫療設備制造公司。

Hod Lipson是*D Bio的吉印通創(chuàng )始人，是以色列理工學(xué)院、麻省理工學(xué)院和布蘭迪斯大學(xué)的博士打印。此后在康奈爾大學(xué)任教1*年，目前在哥倫比亞大學(xué)機械工程和數據科學(xué)繼續任教。 Hod博士發(fā)表了*00多篇論文，出版了第一本全面講述*D打印的著(zhù)作《*D打?。簭南胂蟮浆F實(shí)》（Fabricated:The New World of *D Printing）。

Lawrence Bonassar是*D Bio的另一位創(chuàng )始人，是麻省理工學(xué)院材料科學(xué)與工程博士打印。他在馬薩諸塞大學(xué)醫學(xué)院組織工程中心任教五年后，于200*年加入康奈爾大學(xué)教授生物醫學(xué)和機械工程，目前還在 Tissue Engineering、*D Printing and Additive Manufacturing、Biofabrication等多個(gè)學(xué)術(shù)雜志的編輯委員會(huì )任職。另外，Lawrence還是國際生物制造學(xué)會(huì )和骨科研究學(xué)會(huì )的董事會(huì )成員。

成功移植全球首例*D生物打印耳朵

利用*D bio特有的技術(shù)平臺，能夠打印出符合FDA治療性生產(chǎn)需求的活組織植入物打印。這個(gè)技術(shù)平臺包括：*D生物打印機（GMPrint）、生物墨水（ColVivo）、專(zhuān)用細胞培養系統和可植入保護殼（Overshell Technology）。*D打印活組織植入物可以用于治療各種疾病，包括先天性損傷、外傷或手術(shù)后的損傷等。

2022年*月， *D bio宣布完成全球首例*D生物打印耳朵移植，在手術(shù)完成*個(gè)月后未見(jiàn)排異反應打印。這項移植手術(shù)采用*D bio為II-IV級小耳癥患者設計的耳植入物AuriNovo。

小耳癥是一種先天畸形疾病，會(huì )導致外耳變小、形狀不正確、甚至完全缺失，不僅會(huì )影響聽(tīng)力，還會(huì )對兒童的心理造成嚴重影響打印。據美國疾控中心（CDC）統計，小耳癥的發(fā)病率在1/10000-1/2000之間。

此次移植手術(shù)中，*D bio首先對患者的小耳殘留物進(jìn)行活檢，取出0.*g軟骨以分離出軟骨細胞，利用其專(zhuān)用細胞培養系統進(jìn)行培養擴增打印。將生物墨水ColVivo與培育的軟骨細胞混合，使用*D生物打印機GMPrint將細胞打印成患者正常耳朵的形狀，就形成了耳植入物AuriNovo，最后借助Overshell Technology工藝將AuriNovo固定在患者耳朵部位。

目前，AuriNovo正在FDA的IND計劃下進(jìn)行1/2A期研究，旨在測試AuriNovo的初步安全性和收集技術(shù)、術(shù)前、術(shù)后等方面的有效數據打印。預計該項研究最多需要*年的時(shí)間完成長(cháng)期隨訪(fǎng)。

AuriNovo 圖源：*D bio官網(wǎng)

AuriNovo的生產(chǎn)工藝運用了公司技術(shù)平臺的幾個(gè)要素打印。

● *D生物打印機（GMPrint）

GMPrint內有多項專(zhuān)利技術(shù)，包括基于A(yíng)I的打印路徑規劃算法、用于優(yōu)化復合材料和幾何形狀的剪切路徑、無(wú)菌工作流程設計和可實(shí)現精確超高加速度的專(zhuān)有運動(dòng)系統打印。通過(guò)這些專(zhuān)利技術(shù)能夠實(shí)現超高通量（每分鐘＞1000萬(wàn)個(gè)細胞），打印出符合cGMP標準的生物組織。

● 生物墨水（ColVivo）

ColVivo是一款治療級墨水，專(zhuān)用于*D生物打印的治療應用打印。ColVivo可以滿(mǎn)足cGMP標準的加工要求，同時(shí)保留*D生物打印所必需的生物流變特性，混合活細胞后在生物打印機中塑造出活的植入物。

● 專(zhuān)用細胞培養系統

*D bio開(kāi)發(fā)了專(zhuān)有細胞培養系統，確保提取的細胞在整個(gè)打印過(guò)程中能夠保持活性，快速膨脹達到足夠的數量打印。

● 可植入保護殼（Overshell Technology）

Overshell Technology旨在為生物植入物提供一種結構支撐的方法，支持患者的組織再生過(guò)程打印。這通過(guò)*D打印熱成型技術(shù)實(shí)現，由生物可吸收聚合物制成。這種結構與生物打印組織的表面形狀相匹配，充當生物組織植入物的外骨骼。

目前，*D bio的生物組織打吉印通究集中在重建軟骨領(lǐng)域打印。 在這一基礎上，*D bio已將研發(fā)管道擴展到退行性椎間盤(pán)疾病、椎間盤(pán)突出等神經(jīng)外科和肝衰竭和腎衰竭等器官系統領(lǐng)域。

研發(fā)管道 來(lái)源：*D bio官網(wǎng)

醫療應用里的*D生物打印

醫療健康的發(fā)展得益于科技的助力，*D生物打印的出現讓身體器官的定制修復成為可能打印。*D生物打印成為個(gè)性化生物醫學(xué)設備、組織工程皮膚、軟骨和骨骼，甚至是可工作膀胱的基礎。

*D生物打印在醫療應用里主要有四個(gè)層次：第一是沒(méi)有生物相容性材料，如用于醫療模型或體外醫療器械等；第二是有生物相容性需求，可進(jìn)入人體但不能降解，如永久植入的陶瓷牙等打印。第三是材料可降解，也可刺激人體自身修復，但不能突破自身修復的限制，如一些加速傷口愈合的骨膠水等。

第四層是 以活性細胞和細胞外基質(zhì)等為材料，以細胞為介入單元，構建新型的組織器官移植物，最終實(shí)現組織器官的移植打印。這也是本文中提到*D生物打印植入，是真正具有現代性的技術(shù)。

在*D生物打印領(lǐng)域，起步較早的商業(yè)化公司Organovo與多家大公司合作，專(zhuān)注開(kāi)發(fā)用于藥物毒性評估和藥效篩選的生物類(lèi)器官，解決藥物開(kāi)發(fā)體外模擬的窘?jīng)r打印。國內外也有數家公司致力于*D生物打印的商業(yè)化開(kāi)發(fā)，如CollPlant、CYFUSI以及中國技術(shù)前沿公司諾普、藍光英諾、捷諾飛和邁普再生醫學(xué)等。

隨著(zhù)生物材料不斷發(fā)展、技術(shù)水平不斷提升，*D生物打印市場(chǎng)持續高速增長(cháng)打印?？梢灶A見(jiàn)，未來(lái)的*D生物打印能夠在定制芯片器官、制造皮膚、面部重建、多器官藥物篩選和制造*D血管網(wǎng)絡(luò )等多個(gè)細分賽道中不斷發(fā)展。據相關(guān)報告預測，到2027年全球*D生物打印市場(chǎng)規模將達到1**.*9億元，2021-2027年復合增長(cháng)率預估為27.*%。

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