生物3D打印看起來這么酷,要怎么搞起來呢?打印機五花八門,看起來比選單反相機都費勁?怎樣才能選一個適合自己的生物3D打印機呢?我們總結了幾個知識點,希望能幫到選擇有恐懼癥的朋友們。
1. 您想做的應用是什么?
根據所用生物材料性能的不同,清華大學生物制造中心將目前生物3D打印技術分為4個層次:
第1層次是打印無生物相容性要求的材料,可應用于3D打印體外病例模型、手術導板、3D打印體外假肢或矯形輔具等領域,該層次的應用極大的發揮了3D打印在個性化定制方面的優勢,幫助相關病人量身定做相關手術模型或治療工具,可使病人得到更好的治療(臨床一類二類器械)。
第2層次是打印具有生物相容性,但非降解材料。此類打印產品可以作為體內永久植入物,材料可以鈦合金等金屬等材料,也可以是高分子等惰性材料等,其中3D打印金屬植入物廠商愛康醫療已獲得多個CFDA上市許可證書,產品已應用于臨床(臨床三類器械)。
第3層次是打印具有良好生物相容性且可降解的生物材料,主要的應用領域為打印組織工程支架。其要求打印的體內植入物不僅能與體內相容,還要具有降解特性,在體內一定時間促進體內缺損組織的生長和愈合(臨床三類器械,很少證書)。
第4層次是打印活性細胞,蛋白及其他生物活性分子等,該層次的生物3D打印技術也被稱作細胞3D打印技術。細胞3D打印技術可以直接將細胞、蛋白及其它具有生物活性的材料(例如蛋白質,DNA,生長因子等)作為3D打印的基本單元,以3D打印的方式,直接構建體外生物結構體、組織或器官模型(臨床三類器械,還無獲批產品,學術熱點)。
可以看出每一類的產品應用是完全不一樣的,其實打印機也是不一樣的,不能通用。
如果您希望應用在臨床方面,想短期就上市銷售,請關注第1層次和第2層次的產品,第3層次的可臨床產品非常少,基本可忽略不計,因為打印出來的產品都是醫療器械,即使買了打印機,也要合規申報,不能代替注冊本身,想通過購買打印機來馬上實現第3層次臨床合規產業化的可能性微乎其微。
如果您希望做前沿的學術研發,請關注第3層次和第4層次的產品,尤其是第4層次的細胞打印,非常硬核和前沿,容易出高端學術成果。第1層次和第2層次出好科研文章的難度已經很高了。
因學術老師們更多關心的是如何搞好科研,我們下文就不討論第1層次和第2層次的企業應用了。
2. 您想打印的材料是什么?
您準備打印自己的材料還是商業化的墨水?
如果您不是一個生物材料專家,我不建議您自己研發墨水(買不到和天才除外),這是一個專門的學科,重頭做幾年可能只達到了專家幾年前的水平,要踩很多坑,浪費了很多時間,這與現代科研揚長避短,合作共贏的思維不符。
商業化的墨水也有很多種,最快速的就是找墨水廠商咨詢,把您的需求提出來看能不能滿足,尤其要關注生物學性能和力學性能這兩點。想做產業化的要額外關注,這種生物墨水是不是FDA準入的材料,如果不是,可能未來短時間內做不成產品的概率很高。
我們多年經驗是,如果材料您搞不定,再好的打印機也是花瓶,所以這類用戶一定要先考慮墨水問題,再考慮設備問題。
如果您是生物材料專家,想打印自己的材料,那應該更多要關注怎樣3D打印您的生物材料。不是所有的材料都能被打印出來,并形成3D結構。關于常見細胞打印原理請查閱往期文章“原創干貨|細胞3D 打印技術的概述“。目前擠出式生物3D打印機是主流的商業生物3D打印機,建議萬能的材料大神們,還是盡可能把材料改性成可擠出式打印比較好,這樣買一個主流的擠出式生物3D打印機就可以馬上出成果,若選擇其他不太成熟的生物3D打印機可能在穩定性和易用性等方面會有很多問題,且因為商業轉化度不高,后續的升級與維護也會相對比較少,不想自己組內改設備和寫代碼的老師最好別碰。
避坑最好的方式就是拿著材料去找打印機廠商試,簡單三維結構都打不出來的話,這種打印機盡量別選這個廠商,因為這只有兩種可能,要么技術原理根本不適用這種材料,要么廠商實力不行。
3. 設備是否易用?
相信大部分第一次買生物3D打印機的老師,其實都不是生物3D打印領域的人,很多都是生物材料專家,生物學家或醫生,很少有機械,電子和軟件的專家。其實大部分生物3D打印機都是在3D打印機的基礎上開發的,建模邏輯等都是機械工程師的邏輯,對于搞材料和生物的都不那么容易學會,所以設備的易學性和易用性非常重要,直接影響到后續學生的學習熱情和科研效率,多關注在易學性和易用性(其實就是產品細節設計和軟件設計)有追求的廠商比較好。
4. 后續我可以和誰交流?
生物3D打印是個大交叉學科,離不開制造學家,材料學家和生物學家的共同參與。里邊流程內有很多科學和技術問題要解決(包括材料能否打印?能否構建3D結構?細胞能否存活?打印結構是否具有功能性?等一系列問題,關于具體解釋請查閱往期文章“原創干貨|細胞3D 打印技術的概述“),甚至有很多Know-how的經驗在里邊。如果這些都自己搞,前期很容易被弄懵逼。
現代學術成果,大家都在爭分奪秒的發出來,搶在前邊,誰買個打印機不是想盡快發表好成果呢,所以,有沒有人能指導和分享這些經驗,對剛入門的研究者至關重要,努力去找合作伙伴和提供這些技術支持的廠商吧(一般廠商不會支持服務其他廠商產品的,設備設計都不一樣,很難玩得6的)。
5. 預算不夠怎么辦?
生物3D打印機再好,買不起怎么辦?
確實,現在一流廠商的旗艦打印機都在20萬美金以上,比較弱的一般桌面打印機也要幾十萬人民幣。雖然一分錢一分貨,但畢竟也不是一個小數目,不是大牛實驗室誰能說買就買一個大件呢。所以,對于還在觀摩的年輕老師,幾點小建議:
a. 如果還是想試一試的態度,不想一次投入太多,可以關注一些入門級的推廣設備,價格一般會在20萬(上普5月31日即將全球發布的BioMaker,是國內價格良心的入門選擇,請關注發布信息)。
b. 10多萬還猶豫的老師,可以考慮去廠商處測試,或者與廠商協商短期租用設備。
c.另一個討巧的方式,是找有打印服務的廠商進行前期付費探索,雖然也都不算便宜,但比買設備還是優惠多的,可以加速判斷目前生物3D打印領域是否適合您進入。
d. 有些進口打印機代理價格虛高或混亂,可以多咨詢幾家代理,或打探一下這個打印機在國外的價格到底如何,判斷代理價格是否合理。
對于大牛錢多實驗室,不要看價格,只買最好,最能發頂級成果。
6. 要買進口么?
進不進口其實不那么重要,進口也有爛設備,國產也有好設備。其實本文看到這,相信你一定已經明白了找技術支持好和對產品有持續升級的廠商,才是能真正能引你入門的企業,節約的時間不僅僅是金錢,更多的是能不能早人一步發表成果,贏在起跑線上。