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新材料情报NMT | 医用生物材料与3D打印的新碰撞

新材料情报NMT2020-09-21 14:21发文

近年来,生物医用材料及植入器械的研究和产业化成为医疗器械产业的热点,3D打印技术的出现和应用促进了再生医学这一新学科。

生物医用材料市场规模庞大

作为一种低原材料消耗、低能耗、高技术附加值的新兴产业,近二十年来全球生物医用材料市场持续增长。根据麦姆斯咨询,2016年全球生物医用材料市场规模约为709亿美元,预计2021年将达到1491.7亿美元,2016~2021年复合年增长率为16%,远高于全球医疗器械市场规模8%的增长率。

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我国在“十三五”期间出台的《国家“十三五”科学和技术发展规划》、《“十三五”生物技术创新专项规划》以及《“十三五”生物产业规划》中,都将生物医用材料及相关产品列为重点发展领域,鼓励其产品创新和产业化。据统计,2010年我国生物医用材料市场规模约670亿元,发展到2016年增长至1730亿元,增长了158.21%,近年来增速呈加快趋势,年增长率达20%,高于全球增长率,十年内我国有望成长为世界第二大生物医用材料市场。

国内再生医学领域三大巨头

冠昊生物:是一家从事再生医学材料及再生型医用植入器械研发、生产及销售的高科技企业。生物材料是公司三大板块之一,已建成动物源性医用生物材料技术平台。目前公司拥有国内外专利百余项,其中生物型硬脑(脊)膜补片在上市后以优异的性能迅速占领国内硬脑膜补片市场,超越强生、贝朗等进口产品位居国内市场占有率第一;优得清脱细胞角膜植片采用全球首创的技术,是世界上唯一以脱盲复明为主要疗效指标的产品。为了深化布局眼科领域,冠昊生物收购了珠海祥乐100%股权,后者先后引进了美国爱锐人工晶体和爱舒明人工晶体。

正海生物:立足于再生医学领域,公司目前拥有软组织修复材料和硬组织修复材料两大系列产品,临床应用涵盖口腔科、头颈外科、神经外科等领域,市场占有率持续稳居行业前列。其中,口腔修复膜和生物膜是最主要的两类产品,2017年营收分别为8671万元和8631万元,合计占总营收的94.66%。

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微创医疗:一家创新型高端医疗器械集团,总部位于上海张江,在上海、苏州、嘉兴、东莞、美国孟菲斯、法国巴黎近郊、意大利米兰近郊和多米尼加共和国等地均建有主要生产(研发)基地。微创医疗已上市产品约300个,市场占有率均位居世界前五。

生物医用材料与3D打印的未来

针对器官修复等新技术的发展需要,3D打印成为了生物技术和材料技术融合的典范。首先,3D打印技术将有力克服组织损坏与器官衰竭的困难。每个人专属的组织器官都能随时打出,这就相当于为每个人建立了自己的组织器官储备系统。其次,表皮修复、美容应用水平也将进一步提高。

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随着打印精准度和材质适应性的提高,身体各部分组织将被更加精细地修整与融合,有助于打造出更符合审美的人体特征。最后,当3D打印设备逐步普及后,在一些紧急情况下,还可利用3D打印机制作医疗用品,如导管、手术工具等,使之更加个性化,同时减少获取环节和时间,临时解决医疗用品不足的问题。

所以,3D打印技术未来发展趋势将会在3D打印速度的提升,开发更为多样的3D打印材料,使3D打印机的体积小型化、成本降低,不断拓展其更多行业的应用上体现出来。

3D打印在生物医学方面的困境

就目前来看,3D打印在生物医学方面的研究如雨后春笋般,3D打印技术在制备生物医用材料特别是组织工程支架材料方面已经取得了诸多成就。然而,要想真正实现3D打印生物医用材料在临床上的应用还存在很大的挑战。

材料的研究与发展制约着3D打印技术的发展,适用于3D打印的生物医用材料的研究与开发将成为未来研究热点。3D打印生物医用材料的研发之所以困难,其主要原因在于临床上对材料的各种性能有极高的要求,材料的选择受到多种因素的制约,既要考虑材料在打印前后的安全性、生物相容性、降解性能、生物响应性等,又要考虑材料能否达到产业化的要求。

未来研究3D打印生物医用材料的重点应该放在:开发更多可打印的生物材料。

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