為應對“第三次工業革命”，智能制造生物3D打印技術迎來產業化契機——
種植牙、3D打印和壹步成型
(記者童書權)種牙前，先3D打印出與牙槽完美貼合的牙齒模型；骨傷手術前，3D打印了壹個1: 1的骨模型。使用活細胞進行納米級3D打印可以制造心臟瓣膜、皮膚、耳朵...
在市科委新材料發展中心近日舉辦的生物3D打印前沿技術研討會暨對接會上，來自清華大學、北醫三院等單位的生物制造技術專家講述了“生物3D打印”智能制造的技術進展和廣闊應用前景。依托生物領域的3D打印技術，“制造業”將以“智能制造”的形式重回北京的經濟版圖，成為新的經濟增長點。
北京大學口腔醫院主任醫師唐誌輝告訴記者，他們已經開始動物實驗，利用生物3D打印技術完成種植牙等牙齒修復。對於種植牙的人來說，這意味著他們可以得到壹顆和以前幾乎壹模壹樣的牙齒。
傳統的種植牙手術前，需要等患者牙槽骨傷口愈合幾個月，然後在牙槽骨上釘上“螺紋釘”固定假牙，再在這個“螺紋釘”上安裝假牙幾個月。整個過程中，患者至少需要去醫院三四次，耗時半年左右。如果需要填充修復牙槽骨，需要的時間會比較長。
有了新的生物3D打印技術，患者如果需要種植牙，只需要在醫院的牙科診所拍x光片。3D數據可以同步傳輸到郊區的工廠，3D打印設備可以馬上打印出骨骼材料。牙冠部分和原來壹樣，和兩邊的牙齒結合緊密。即使有中間運輸過程，患者也能在幾天內種植新牙。
“更重要的是，3D打印的牙齒有自己的牙根，與牙槽完美融合，不需要填充額外的骨骼材料。”唐誌輝介紹，不需要準備種植牙孔固定，幾乎沒有新的創傷。患者會覺得自己的牙齒又“長”出來了。新技術使手術更容易，種植壹顆牙齒的費用有望從目前的1.5萬元降至5000元。
唐誌輝透露，待國家相關部門批準後，這項技術將在人體上進行試驗。預計半年內小範圍試用，量產應用至少需要壹年時間。(上接第二版)
(上接第壹版)這種生物3D打印技術不僅可以用於種植牙，還可以制作個性化的人工膝關節和髖關節。比牙齒3D打印更先進的，還有國內清華大學孫偉團隊首創的單細胞生物學3D打印，通過細胞組裝模仿自然組織器官的結構。這種活細胞的3D打印，需要在納米(十億分之壹米)級別控制打印噴嘴，通過細胞直接組裝組織器官，或者在計算機的控制下，制作幹細胞、基質材料、生長因子等。成液滴單元，組裝成三維結構，最後在實驗室裏培養成皮膚、心臟瓣膜等所需的組織器官。目前這個團隊已經成功做出了兔子半徑、人造耳朵等產品。活性塊狀人工骨3D打印技術已經開始申報臨床試驗批號。
新材料發展中心主任小藍告訴記者，北京的生物3D打印技術剛剛起步，R&D和應用相對脫節，制約了技術和產業的發展進程。“希望通過搭建產、學、研、用互動橋梁，促進各方緊密合作，推動相關產業快速發展。”據他估計，未來幾年這個行業的規模有望達到數百億元。
據了解，3D打印已被美國列為振興制造業的三大支柱之壹。美國政府不僅成立了相應的國家創新學院，還計劃在第壹階段投資5億美元用於R&D和產業化。以3D打印為代表的智能制造作為制造業快速發展的新興技術，被譽為“第三次工業革命的重要標誌之壹”。智能制造在量產後，完全可以用相對較低的成本完成個性化生產，對現有制造業將產生巨大沖擊。
“3D打印牙齒”成本降低2/3。
種壹顆牙的費用從65438+20萬到2萬元不等。傳統技術的成本包括三部分:手術成本、種植成本和義齒冠成本。其中，僅牙冠部分，以最受歡迎的烤瓷牙為例，價格約為2000元至3000元；鎳鉻(也就是不銹鋼)牙冠也要1000元以上。如果采用3D打印技術，總成本將降低到5000元左右。其中，手術費用變成了醫療費用，大大降低，打印壹顆牙的費用加上材料費也就50元左右。
(記者賈磊)在進行CT掃描並在家等待兩天後，牙醫將拿出壹顆合金“3D打印牙齒”，它與妳原來失去的牙齒完全相同。不需要麻醉和手術，只需插入牙齦，種植牙就完成了——3D打印的科學浪潮已經進入口腔醫學，在不久的將來，它可能會取代復雜昂貴的種植牙技術。北京大學口腔醫院主任醫師唐誌輝博士已將生物3D打印技術應用於種植牙等口腔修復，並已達到動物實驗階段，預計2至3年後可獲批用於人體。
時間比較
傳統補牙:半年左右。
目前傳統的種植牙技術中，患者拔牙後要等3個月，然後在牙槽骨上植入壹個脊柱合金，也就是螺紋釘，來代替原來真牙的牙根，等2到3個月再在螺紋釘上安裝假牙冠。整個過程大概需要半年時間，期間患者要來醫院三四次。
3D打印牙齒:最快只需要3到4個小時。
只要患者拔牙後做壹次“錐束CT”，唐誌輝就能得到牙根的三維數據，然後用電腦軟件設計出來，再把數據送到專業的生物打印工廠。三維打印機可以打印出與鈦合金或氧化鋯真牙壹模壹樣的假牙。打印壹顆鈦合金牙需要半天時間，而氧化鋯牙只需要3到4個小時。在沒有麻醉和手術的情況下，牙醫將假牙強行塞入患者牙齦，種植牙完成，與左右牙齒完美縫合。
技術比較
傳統補牙:技術門檻高
唐誌輝告訴記者，傳統的種植牙技術是壹項復雜的操作，需要在無菌環境下的手術室。還需要牙醫掌握高精尖的技術，積累壹些經驗。否則，壹旦人工冠與合金根之間留有縫隙，細菌就很容易進入人體。如果義齒與左右牙齒結合不緊密，患者會不舒服。就是對牙醫和修復材料的技術要求非常高。國內有些小城市至今連種植牙都做不了，連北京的口腔科都做不了。
3D打印牙齒:簡單訓練即可掌握
3D打印的假牙有牙根，是壹個無縫的整體。它們可以在普通牙科診所中植入，而不用骨材料填充骨和植入物之間的間隙。普通的牙醫經過簡單的培訓就可以掌握這項技術。
成本比較
傳統補牙:費用1.2萬到2萬元。
種壹顆牙的費用從65438+20萬到2萬元不等。傳統技術的成本包括三部分:手術成本、種植成本和義齒冠成本。其中，僅牙冠部分，以最流行的烤瓷牙為例，就需要3克黃金，成本約2000元至3000元；鎳鉻(也就是不銹鋼)牙冠也要1000元以上。
3D打印牙齒:總成本降低到5000元左右。
如果采用3D打印技術，總成本將降低到5000元左右。其中，手術費用變成了醫療費用，大大降低，打印壹顆牙的費用加上材料費也就50元左右。
進步
三只小獵犬已經裝上了“打印牙”
唐誌輝的研究現在已經到了臨床前研究的動物實驗階段。他和幾個學生已經用3D打印的假牙替換了三只比格犬。目前三只狗都適應良好，沒有出現不良反應。根據美國食品藥品監督管理局的規定，人體內使用的植入物要經過動物試驗，證明其安全性和有效性，植入物的生產廠家也要通過檢驗。如果壹切順利，3D打印假牙有望在2至3年內獲準用於人體。“但現在有人強烈要求我為他們安裝3D打印牙齒，”唐誌輝說。“例如，工廠裏的人(我與他們合作3D打印)相信自己的材料和技術。”
將3D打印的“組件”植入人體，國內外已有先例。北醫三院骨科主任劉介紹，目前已進入臨床觀察階段，近40名患者植入了3D打印的“骨骼”，同樣是鈦合金材質。
這項新技術的廣泛推廣還需要時間。除了國家安全實驗，3D打印設備的研發也是重要環節。唐誌輝用的不是幾萬元的普通3D打印機，而是價值上百萬元的高端金屬打印機，可以用於國防和軍工制造，但國內還沒有生產。
攝影/記者雷巖