導(dǎo)讀:醫(yī)療3D打印,是當(dāng)前整個行業(yè)內(nèi)最熱門的細(xì)分領(lǐng)域之一,這個領(lǐng)域當(dāng)前有著數(shù)十億美元的市場空間。
如今,3D打印已經(jīng)遠(yuǎn)離了科幻色彩,被廣泛運(yùn)用于成衣、航天、建筑、汽車、醫(yī)療等多個領(lǐng)域,也可能是3D打印出來的!13年前,在這個市場遠(yuǎn)未如此熱鬧的時候,仍在清華大學(xué)物理系就讀本科的張靖就一腳跨入了這個領(lǐng)域,隨后他“一條路走到黑”。
本科即進(jìn)入清華機(jī)械系增材制造實(shí)驗(yàn)室,中國第一家3D打印實(shí)驗(yàn)室,碩士師從林峰教授,博士師從“3D打印建筑之父”美國工程院院士、南加州大學(xué)Khoshnevis教授,并于2017年在波士頓一手創(chuàng)辦了ZSFab, Inc. ,北京部為智塑健康科技發(fā)展有限公司。當(dāng)時吸引張靖選擇3D打印的就是離散堆積這種極致的美,從點(diǎn)到線,進(jìn)而到面和體,突破了制造領(lǐng)域?qū)Φ氖`,對成形能力做了重新的定義,今天,他正致力于將所學(xué)應(yīng)用醫(yī)學(xué)臨床,提供個性化的精準(zhǔn)醫(yī)療服務(wù)。
從宏觀來看,醫(yī)療3D打印,是當(dāng)前整個行業(yè)內(nèi)最熱門的細(xì)分領(lǐng)域之一,這個領(lǐng)域當(dāng)前有著數(shù)十億美元的市場空間,已經(jīng)可以覆蓋從藥物到植入體、從脊椎到關(guān)節(jié)、從批量患者匹配到疑難個性定制等不同應(yīng)用領(lǐng)域。而隨著技術(shù)的推進(jìn),將來可以進(jìn)一步打印出可降解材料、人體活性組織、器官……甚至如同電視劇“西部世界”所描述,《紐約客》所揚(yáng)言,也許有一天人類可以“打印自我”
Fig.1 影視劇“西部世界”中人體的3D打印片段(Source: “West World”)
不過,張靖也坦言,醫(yī)療3D打印是一個高度復(fù)雜且交叉的領(lǐng)域,不僅需要掌握3D打印技術(shù),還需要醫(yī)療、材料、算法等多領(lǐng)域知識的結(jié)合,在他看來,這一切都需要不斷學(xué)習(xí),同時這也離不開人才的支撐,“所以我們的團(tuán)隊(duì)基本上是從麻省理工、哈佛這邊發(fā)起的,就是典型的一群‘學(xué)霸’”。
作為“學(xué)霸”團(tuán)隊(duì)的核心成員之一,在與億歐的交流過程中,張靖有著技術(shù)創(chuàng)業(yè)者典型的務(wù)實(shí)特征,不盲從于技術(shù)的狂熱,尊重數(shù)據(jù)和實(shí)時,從應(yīng)用需求的角度出發(fā)。為此,張靖及其團(tuán)隊(duì)已經(jīng)與中美超過70家醫(yī)療機(jī)構(gòu)、300多名醫(yī)療人員進(jìn)行了一對一的深入交流,真實(shí)了解行業(yè)的所需。
據(jù)其介紹,目前智塑健康最主要的精力和成本都在研發(fā)以及與醫(yī)療機(jī)構(gòu)的合作上,“我們要在生產(chǎn)過程的每一個階段實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的設(shè)計(jì),產(chǎn)品審批上市后會在渠道上有更大的投入”。
3D打印出千億商機(jī)
3D打印是增材制造的另一種說法,它是以數(shù)字模型為基礎(chǔ),將材料逐層堆積制造出實(shí)體物品的新興制造技術(shù)。在所適用的領(lǐng)域,增材制造可節(jié)約制造材料和加工時間,制作形態(tài)萬千的物品,實(shí)現(xiàn)制造的個性化和定制化。
張靖以建房子作為類比具體解釋道,“建房子前我們會有一個藍(lán)圖設(shè)計(jì),之后再按照藍(lán)圖通過水泥、混凝土把一磚一瓦堆疊上去,投射到3D打印,這些原材料被換作基礎(chǔ)粉末,再利用電子束、激光束將其融化后,按照模型把這個三維物體打印出來”。
嚴(yán)格意義上來說,3D打印技術(shù)并非什么新事物,一般認(rèn)為,1983年第一個專利的誕生標(biāo)志著3D打印的起源,,1986年,3D Systems公司推出世界上第一臺3D工業(yè)打印機(jī),才標(biāo)志著3D打印技術(shù)真正實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。
在之后的發(fā)展中,這一行業(yè)時冷時熱。
2019年10月22日,在“直通烏鎮(zhèn)”全球互聯(lián)網(wǎng)大賽總決賽上,3D打印公司LuxCreo清鋒時代獲得大賽冠軍。這家成立于2016年的年輕公司,開發(fā)出的極速液態(tài)成型3D打印技術(shù),可現(xiàn)場直接打印出一個傳統(tǒng)工藝無法一次成型的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的網(wǎng)格球。
同月,專攻數(shù)字化齒科3D打印機(jī)的迅實(shí)科技也得到辰德資本和遠(yuǎn)毅資本的青睞,拿到過億人民幣的B輪融資,并宣布融資所得將繼續(xù)專注齒科領(lǐng)域數(shù)字化產(chǎn)品的研發(fā)和市場拓展。
一時間,3D打印這個沉寂了一段時間的市場似乎再度被催熱。張靖也有類似的感觸——過去四五年間,對3D打印這種新技術(shù)的崇拜逐漸冷靜,不管是普通用戶還是公司,都開始更加聚焦在其價值發(fā)揮上,而隨著3D打印真實(shí)解決了一些問題,行業(yè)內(nèi)聲音又多了起來。
根據(jù)南極熊3D打印網(wǎng)發(fā)布的《2018年全球3D打印投融資報告》,2018年全球3D打印行業(yè)投資總額超過203億元人民幣,其中國內(nèi)投資總額超過18億元人民幣,國外投資額超過27億美元,較之2017年,投資總額增加了約128億元人民幣,國內(nèi)投資總額翻倍。
獨(dú)立咨詢機(jī)構(gòu)沃勒斯則在2019年發(fā)布的3D打印產(chǎn)業(yè)年度報告中預(yù)測,到2020年,3D打印產(chǎn)業(yè)規(guī)模有望達(dá)到158億美金,2022年可能會爬升至239億美金,2024年則有可能達(dá)到356億美金。
常年往返于中美,張靖對于國內(nèi)外3D打印行業(yè)的發(fā)展也有清晰的認(rèn)知.在他看來,中國3D打印市場略微滯后于歐美市場,“歐美大約2010年3D打印就火起來了,2014年2月達(dá)到股市的巔峰,到2014年底相關(guān)公司股價已經(jīng)腰斬,2015年的基本上已經(jīng)跌的很慘了,但中國3D打印市場是這個時候還在升溫之中。”其向億歐表示。
個性化醫(yī)療的想象空間
縱觀目前整個3D打印市場,其應(yīng)用范圍非常廣泛,從工業(yè)至消費(fèi),都可以看到3D打印的身影,例如,Nike所開發(fā)的3D打印編織物的跑鞋,在面世之后,有多名運(yùn)動員使用該跑鞋打破了世界紀(jì)錄,以至于世界田聯(lián)需要發(fā)文禁止該鞋在比賽中的應(yīng)用。張靖開玩笑的說,“將來我們的產(chǎn)品也要做到,凡是植入了智塑健康產(chǎn)品的運(yùn)動員,都禁止以這種不公平的優(yōu)勢參與比賽”
不過,現(xiàn)今最熱門的領(lǐng)域之一當(dāng)屬醫(yī)療3D打印。有業(yè)內(nèi)專家表示,作為3D打印技術(shù)走向商業(yè)化的主要落地場景,醫(yī)療領(lǐng)域本身的發(fā)展勢頭就十分積極,當(dāng)二者相互碰撞結(jié)合,將釋放出龐大的市場空間。
按照當(dāng)前的發(fā)展速度,到2030年,3D打印醫(yī)療市場規(guī)模將有望超過60億美元,并保持16%以上的高速復(fù)合年增長率;而在國內(nèi)市場,進(jìn)口替代的進(jìn)程中,這一數(shù)值將遠(yuǎn)超世界平均速度。
2019年4月15日,以色列特拉維夫大學(xué)(Tel Aviv Univerdity)宣布該學(xué)校實(shí)驗(yàn)室3D打印出了一顆“心臟”。這顆心臟不僅僅只是外形,它有細(xì)胞,有血管,也有其他支撐結(jié)構(gòu),它甚至可以像心臟一樣收縮。
一夜之間,“3D打印器官”仿佛觸手可及,器官移植供體緊缺似乎也不再是問題,但冷靜下來會發(fā)現(xiàn):這個“心臟”很小,并非人類尺寸;血管系統(tǒng)并不完整,毛細(xì)血管未被打印出來;采用凝膠粘結(jié),不具備所需的強(qiáng)度,換言之此“心臟”尚不具備泵血等心臟所需生理功能。
目前3D打印市場遠(yuǎn)未進(jìn)化到這一階段,張靖向億歐表示,目前3D打印在醫(yī)療領(lǐng)域比較引人注目的市場在于骨科植入物,“過去針對一些需要關(guān)節(jié)置換的患者,醫(yī)院提供的是標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品,但通過3D打印可以實(shí)現(xiàn)患者匹配的定制”,而這,正是智塑健康的優(yōu)勢之一所在。
“所謂標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品,就像買鞋子一樣,只能去試那樣幾個型號,但DNA其實(shí)決定了每個人的指紋、瞳孔、骨骼都是獨(dú)一無二的,而在患病時病情通常也是獨(dú)一無二的,所以在進(jìn)行植入體置換時最有效的方式其實(shí)時量身定制?!睆埦妇唧w解釋道。
過去,患者為了適應(yīng)這些標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品,不得不忍受不少痛苦,如,削去不必要的健康骨骼;并且,往往,植入體在植入10年、15年后要進(jìn)行翻修,以往會出現(xiàn)這樣的情況:患者在削去過多的健康骨骼后已無足夠的骨量來進(jìn)行翻修——通過3D打印,這些問題可以避免。
在利用3D打印做產(chǎn)品的時候,形狀定制只是第一步,更重要的還在于性能定制,張靖表示,“每個人的骨頭性能都不一樣,舉個極端的例子,有些人的骨頭可能像雞蛋一樣、有些人則像石頭一樣,有些人則像鋼鐵一樣,在進(jìn)行植入體設(shè)計(jì)時,在同樣利用鈦合金這一材料時,要充分考慮他們的差別,通過設(shè)計(jì)多孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改變其內(nèi)部結(jié)構(gòu),促進(jìn)骨長入,植入體和人體也更易合為一體,既提升植入體壽命,也降低患者的疼痛感?!?br />
據(jù)其介紹,從安全和市場角度考慮,智塑健康當(dāng)前主要針對脊椎在開發(fā)相關(guān)產(chǎn)品,相關(guān)產(chǎn)品從安全性上已經(jīng)可以運(yùn)用在人體上,當(dāng)前正在等待美國FDA的審批,之后審批上市后才會進(jìn)行大規(guī)模的商業(yè)推廣,公司現(xiàn)今主要的投入都在研發(fā)上;而所開發(fā)的算法,可以即刻應(yīng)用在關(guān)節(jié)類等其他產(chǎn)品之上。
列國混戰(zhàn)的藍(lán)海
既有中美兩國的教育背景,而今,又有中美兩國的聯(lián)合創(chuàng)業(yè)背景,張靖時常會被人問起在美國創(chuàng)業(yè)的感受,以及美國創(chuàng)業(yè)環(huán)境與國內(nèi)的差異。張靖坦言,“最開始確實(shí)比較累,要協(xié)調(diào)中美兩邊的團(tuán)隊(duì),有時候一個月要飛至少1次甚至更多”。
而今,隨著中美團(tuán)隊(duì)彼此的交流機(jī)制建立,各方面的配合更加順暢默契。張靖認(rèn)為,兩地聯(lián)合創(chuàng)業(yè)反而是對效率很大的一個提升,他戲稱由于波士頓與北京時差剛好為12小時(冬天為13小時),團(tuán)隊(duì)相當(dāng)于一天24小時都在工作。
據(jù)介紹,目前智塑健康團(tuán)隊(duì)在中國主要是開展動物試驗(yàn)、臨床試驗(yàn)、與醫(yī)生交流等工作,將算法團(tuán)隊(duì)形成的算法進(jìn)行具體實(shí)現(xiàn),“總體來說,目前中國這塊的成本會比美國低一些,效率會高一些”。
波士頓是全球醫(yī)療、藥品、器械最活躍的區(qū)域之一,把公司設(shè)在這個地方,可以自然而然地接觸到全球最高水準(zhǔn)的醫(yī)療水平,目前智塑健康與哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院、麻省總醫(yī)院、康奈爾醫(yī)學(xué)院等醫(yī)療機(jī)構(gòu)保持頻繁溝通。
除了與這些國家頂尖院校合作,波士頓本就以其優(yōu)勢的醫(yī)療資源吸引著全世界的醫(yī)學(xué)人才,“很多國內(nèi)醫(yī)院的院長、科室主任、主治醫(yī)生都會來這邊交流、進(jìn)修,在這個過程中,我們也可以和這些醫(yī)生建立比較好的聯(lián)系“
在充分利用中美兩地優(yōu)勢資源的同時,張靖也深刻地感受到,中美兩地醫(yī)療器械市場的差異——在美國,整個市場被強(qiáng)生、美敦力等大公司瓜分殆盡,在大部分醫(yī)生還是醫(yī)學(xué)院學(xué)生時他們就會進(jìn)行比較充分的市場教育,而在國內(nèi),這一切都比較薄弱。
他把當(dāng)前中國的醫(yī)療器械市場形容為“春秋戰(zhàn)國時期的列國混戰(zhàn)“,“中國目前有一些不錯的公司,但沒有一個大的器械公司,有些上市公司盡管市值已經(jīng)五六十億,但和美敦力、強(qiáng)生之類銷售額上百億美金的公司比起來,依然不在一個量級”。
不過,張靖也認(rèn)為,這樣的市場環(huán)境也給智塑健康帶來了機(jī)遇。與此同時,國家強(qiáng)調(diào)醫(yī)療器械“進(jìn)口替代“,“肯定是用好的產(chǎn)品來替代,不能用差的產(chǎn)品替代”,因此,在他看來,這既是一個缺口,也是一個很好的歷史契機(jī)。 |
你可能喜歡
齒科產(chǎn)品迎來新突破,摩方精密為何能成為產(chǎn)
2024中國航展 | 這些3D打印企業(yè)亮相,探秘
今年頻獲統(tǒng)計(jì)部門“點(diǎn)名”,深圳3D打印憑啥
創(chuàng)想三維推出K2 Plus Combo:為專業(yè)用戶設(shè)
推薦課程
神奇的3D打印
SLA3D打印工藝全套培訓(xùn)課程 - 軟件篇
3D打印月球燈視頻教程 包括完整貼圖建模流
【原創(chuàng)發(fā)布】Cura軟件修改二次開發(fā)定制視頻