一、生物3D打印内涵
3D生物打印是是基于离散-堆积成形原理,以活细胞、生物活性因子及生物材料的基本成形单元,设计制造具有生物活性的人工器官、植入物或细胞三维结构的技术,融合了制造科学与生物医学,是一项具有交叉性和前沿性的新兴技术,具有重要的研究意义与广阔的应用前景。自2000年以来,3D生物打印行业经历了近20年的发展历程,逐渐实现从基础研究向应用转化发展,目前3D打印的耳朵、血管、骨头及肌肉组织移植到动物体内仍然可以保持活性,并逐渐开展临床引用,未来3D生物技术发展成熟后,人造器官移植将成为现实。
3D生物打印以计算机三维设计模型为基础,通过软件分层离散和数控成形方法,定位装配细胞或生物材料,制造人工植入支架、组织、器官和医疗辅具等生物医学产品。按生物材料沉积技术差异,3D生物打印技术可以分为喷墨式生物打印、微挤压式生物打印及激光辅助生物打印。
3D生物打印分类

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3D生物打印技术目前在多个领域上获得了一定应用,常用的领域有4个:术前规划领域、体外医疗器械领域、齿科领域以及骨科领域。
3D生物打印应用领域

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相关报告:华经产业研究院发布的《2020-2025年中国3D打印行业市场调研分析及投资战略咨询报告》
二、生物3D打印市场分析
随着我国社会老龄化日益加深,老龄化群体数量逐年增长。2014-2018年中国65岁及以上老年人口规模从13,755万人增长至16,658万人,占总人口比例从10.1%上升到11.9%。
2014-2018年我国65岁以上人口规模及占总人口比例

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自2014年以来,得益于政策鼓励及技术发展,中国3D生物打印行业保持快速发展。2014-2018年,中国3D生物打印行业市场规模由3.3亿元增长至10.5亿元,年复合增长率为33.4%,预计2018-2023年中国3D生物打印行业市场规模仍将保持快速增长。
2014-2018年我国3D生物打印行业市场规模统计

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我国的3D生物打印行业,相比全球来说市场规模也算大。一是因为我国人口基数大,二是因为我国老龄化程度深。2018年全球3D生物打印市场规模为10.53亿美元,预计在2022年全球3D生物打印市场规模将达到23。36亿美元。
2015-2022年全球生物3D打印市场规模统计

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三、生物3D打印发展瓶颈
1.标准体系不健全
虽然我国已提出3D打印领域的7项国家标准,但尚未建立起涵盖设计、材料、工艺设备、产品性能、认证检测等在内的完整的3D打印标准体系,在生物3D打印领域更是欠缺,未能架起技术和产业衔接、应用推广的桥梁,减缓了产业发展进程。标准体系的缺失严重制约生物3D打印技术的应用。
2.医疗准入制度门槛过高
虽然医疗领域的市场巨大,但准入门槛过高很大程度上制约了生物3D打印产业发展。目前,3D打印体内植入物的审批时间过长,获得CFDA认证至少需要3~5年时间,错失行业发展的机遇。
3.政策支撑力度不够
由于国家相关部门没有制定医疗3D打印技术应用的具体规定,医院无法将3D打印医疗器械或体内植入物等列入医保收费名录,而美国、日本已经将部分3D打印器械或植入物纳入医保报销范围,这有力地推动了3D打印技术在医疗领域的应用。因此我国生物3D打印技术的应用推广进程缓慢,个别病例必须应用3D打印相关产品时才由患者自行联系定制生产。此外,相关监管措施的缺失,也给行业发展带来极大隐患。
4.技术难题未攻破
生物3D打印技术目前还存在着一些技术难题尚未攻破,这些技术难题是3D打印技术发展的关键。因此攻破这些技术难题是重中之重。目前我国存在三大技术难题:细胞技术、生物材料以及制造平台。
3D生物材料三大技术难题

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四、生物3D打印发展趋势
1.生物3D打印与多学科交叉融合
随着生物3D打印的发展和学科的进一步交叉融合,有可能在体外生命系统工程领域产生颠覆性的突破。从技术发展趋势来看,生物3D打印技术奠定了制造学从使用单一结构材料,到使用功能材料,生物材料和生命材料学科拓展延伸的科学基础;干细胞技术和生物/生命材料的发展提供了必要的基础材料;细胞3D打印提供了核心制造手段(打印高级生物学模型,编码生物学模型等);而微纳技术、微流控芯片技术的集成可以制造高级仿生生物反应器,用于培养生命系统和生命机械装置。
2.生物3D打印应用领域更加广泛
3D生物打印作为先进的生产制造技术,未来将广泛的运用于医疗器械制造与骨科、牙科和心脑血管临床治疗等多个领域,技术优势表现为精确度高、可定制化生产,应用优势表现为能够辅助术前规划,降低手术风险;3D生物打印制品具有良好的生物相容性,安全性能高。
3.生物材料不断发展
生物材料是3D生物打印技术发展的物质基础,是促进3D生物打印行业发展的关键因素。目前,运用于3D生物打印的材料包括医用金属材料、医用无机非金属材料、医用高分子材料及生物复合材料等。生物材料不但是3D生物打印行业的重点研发领域,也是资本进入的风口。


