戴尅戎院士,、王金武教授團隊生物3D打印成果登上Nature！

來源：九院3D打印中心王金武團隊

2021年9月23日,，《自然》官網(wǎng)發(fā)布了上海交通大學醫(yī)學院附屬第九人民醫(yī)院戴尅戎院士王金武教授團隊的生物3D打印項目專訪,。據(jù)悉，在中國約有1.4億關節(jié)病患者,，每年開展約70萬例關節(jié)置換,，傳統(tǒng)關節(jié)假體可能在10年內(nèi)發(fā)生松動、斷裂和感染等,，從而導致假體失效和翻修手術,。

戴尅戎院士王金武教授團隊長期致力于醫(yī)學3D打印研究，包括3D打印術前模型,、手術導板,、植入物以及生物打印關節(jié)假體�,！吧���3D打印在創(chuàng)造具有生理結構功能并能自我修復的組織器官方面,，已經(jīng)成為了一個極富有臨床轉化前景的工具，” 王金武教授介紹說,， “然而目前也存在很大的挑戰(zhàn)：除了高精度打印的要求外,，還需制備優(yōu)良特性的生物墨水以及構建生物活性微環(huán)境�,！蓖踅鹞浣淌跔款^的科技部國家重點研發(fā)計劃-生物3D打印項目包括了血管化仿生人工關節(jié)的研究,，匯聚了來自全國各地的生物材料、打印設備和臨床醫(yī)學等研究方向的專家,，準備進一步開展相關的臨床試驗和轉化應用,。

戴尅戎院士團隊在2003年獲得中國第一張個性化人工關節(jié)假體注冊證，此后，新的個性化關節(jié)植入物迭代研究開始向更高的耐用性和生物活性方向發(fā)展,，其中面臨著血管化的難題——無血管長入導致細胞凋亡,，是傳統(tǒng)組織工程生物型關節(jié)假體失效的常見原因之一。王金武教授團隊2021年在《Advanced Functional Materials》發(fā)表了一項研究表明,，使用聚(N-異丙基丙烯酰胺)(PNIPAM),、甲基丙烯酸明膠(GelMA)制造熱響應性水凝膠支架，該支架在體溫環(huán)境下收縮,，無需復雜操作流程即可有效觸發(fā)微尺度脈管系統(tǒng)的產(chǎn)生,，最小直徑可達50微米，確保了氧氣和營養(yǎng)物質交換,。

類似的研究成果得益于該團隊持續(xù)開發(fā)用于支持再生組織和器官的生物反應器,。體內(nèi)生物反應器可以在更大程度上模擬體內(nèi)組織和器官環(huán)境，特別是在血管化關節(jié)方面,。隨著打印技術的發(fā)展,、材料科學的整合和細胞生物學的推動，該團隊致力于探索理想的生物3D打印支架,，并優(yōu)化細胞的微環(huán)境以促進血管生長,。

在醫(yī)學轉化與臨床應用方面，上海九院成立了中國第一個3D打印接診中心,，研究人員多方面自主構建并實現(xiàn)了世界領先的技術平臺,，包括數(shù)字仿生模型的建模軟件、適用于不同組織的生物墨水,、生物打印骨與軟骨細胞存活維持系統(tǒng)等,。戴尅戎院士王金武教授團隊在2018年牽頭制定并發(fā)表了涵蓋3D打印醫(yī)療器械的設計、制造和使用的專家共識,。然而，臨床轉化的最后一公里不僅牽涉到創(chuàng)新技術應用的風險,，還會受到尚未及時更新的醫(yī)療器械注冊法規(guī)的阻礙,。在2019年，該團隊獲得了注冊人制度下第一張隸屬上海交通大學的科研型企業(yè)轉化的3D打印醫(yī)療器械注冊證,，由此成立上海交大創(chuàng)新器械注冊中心以服務科研轉化,。

通過政府、大學,、醫(yī)院和行業(yè)之間的協(xié)同合作,，王金武教授團隊正在構建一個由3D打印個性化醫(yī)療數(shù)據(jù)驅動的云平臺，預計將為至少25,000例患者提供服務,。除了生物打印機和原位打印機器人的研制外,，該團隊還開展實時細胞活動監(jiān)測、支持細胞發(fā)育的細胞存活維持系統(tǒng)以及用于體外藥物篩選的生物打印組織模型的研究，這些研發(fā)得到了國家重大科技基礎設施（上海）的支持,，該中心作為大型高端醫(yī)療設備關鍵技術轉化的綜合研究機構,，可同時容納100個研究小組進行藥物和設備的研發(fā)。臨床轉化型科學研究雖由創(chuàng)新驅動,，但須符合倫理和臨床安全要求,，該團隊已牽頭制定了包括生物打印醫(yī)療器械在內(nèi)的多項醫(yī)學3D打印的相關標準，可作為安全和功效管理的國際參考,，此外標準制定還須面向未來,，以符合快速的技術創(chuàng)新要求。

專家介紹

王金武 主任醫(yī)師

醫(yī)學博士,，主任醫(yī)師,，教授，博導�,，F(xiàn)任上海交通大學醫(yī)學院附屬第九人民醫(yī)院骨科主任醫(yī)師,，上海交通大學生物醫(yī)學工程學院教授，教育部數(shù)字醫(yī)學臨床轉化教育部工程中心副主任,，民政部智能控制與康復技術重點實驗室副主任,， 轉化醫(yī)學國家重大科技基礎設施（上海）創(chuàng)新醫(yī)療器械注冊研究與臨床轉化服務中心主任，轉化醫(yī)學國家重大科技基礎設施（上海）-數(shù)字醫(yī)學與生物3D打印實驗室主任,， 上海市衛(wèi)計委骨與關節(jié)康復醫(yī)學科重點學科帶頭人,，上海交通大學康復輔具創(chuàng)新中心主任，十三五科技部國家重點研發(fā)計劃首席科學家,，上海市優(yōu)秀技術帶頭人,，中華醫(yī)學會 上海數(shù)字醫(yī)學專科分會候任主委 ,。 先后承擔了包括科技部重點研發(fā)計劃（生物3D打�,。�、科技部��863”（高精度3D打印裝備制造）與“973”（多級微納骨修復生物材料）子課題,、國家自然基金在內(nèi)的國家級課題7項,，省部級課題16項； 同時領銜民政部3D打印康復輔具標準研究課題和上海市人民政府康復輔具產(chǎn)業(yè)發(fā)展策略研究課題各一項,，參編專著20部（主編1部,，副主編5部），在上海交大設立數(shù)字醫(yī)學與3D打印前沿醫(yī)工交叉轉化研究生課程,，第一作者發(fā)表包括SCI論文70余篇（其中Nature與Science旗下子刊共3篇）,。

在戴尅戎院士的指導與支持下，率先申請到國內(nèi)第一個3D打印醫(yī)療器械注冊證,，也是注冊人制度下科研機構申請到的國內(nèi)首張醫(yī)療器械注冊證,。

專長：復雜的肩關節(jié)周圍骨折的微創(chuàng)治療,；肩關節(jié)鏡下肩袖損傷與肩關節(jié)不穩(wěn)的微創(chuàng)治療；肩肘關節(jié)置換,；3D打印康復輔具與骨關節(jié)內(nèi)植物3D打印的臨床轉化,，通過顯微外科和定制式人工關節(jié)技術進行肩關節(jié)腫瘤的保肢治療。