中新經(jīng)緯4月21日電 (陳俊明)“我們的終極目標(biāo)是打印活體器官，在此過程中培育出人類的微型組織，它分泌的人源活性材料應(yīng)用前景非常廣闊。”清華大學(xué)教授、華清智美首席科學(xué)家徐弢表示，該材料在醫(yī)美、神經(jīng)損傷修復(fù)、關(guān)節(jié)軟骨修復(fù)、肺部修復(fù)等領(lǐng)域有巨大潛力。

　　醫(yī)美領(lǐng)域應(yīng)用交聯(lián)的玻尿酸基本以物理填充為主，但人體沒有專門的酶去消化這類材料，打多了會造成臉部僵硬，俗稱“饅化臉”。

　　近年市場開始尋找新的替代材料。

　　清華大學(xué)博士、華清智美CTO張益稱，與玻尿酸相比，人源膠原更貼合人體，臨床反饋維持時間顯著延長，還能從源頭解決傳統(tǒng)填充劑的"饅化臉"問題。

　　但是，要通過產(chǎn)業(yè)化的方式得到足夠數(shù)量的人源膠原并不是一件易事。

　　百億“細(xì)胞工人” 變成“超級戰(zhàn)士”

　　華清智美在醫(yī)美領(lǐng)域推出“ECM-3D打印膠原”，利用生物3D打印解決這一技術(shù)難題。

　　徐弢表示，他的研究生、博士生團隊曾經(jīng)花了一個多月時間培育人源干細(xì)胞，得到的人源膠原只夠給數(shù)只老鼠(實驗用)注射。

　　目前通過生物3D打印技術(shù)等實踐探索，“華清智美現(xiàn)已能穩(wěn)定量產(chǎn)人源膠原，單批次能生產(chǎn)約千盒膠原產(chǎn)品。”徐弢說道。

　　清華大學(xué)博士、華清智美CTO張益(右)講解生產(chǎn)流程 中新經(jīng)緯張嘉怡攝

　　從流程看，生產(chǎn)人源膠原要追溯到上游原材料。張益表示，從臍帶中提取出來的干細(xì)胞需是健康的，不帶病毒，符合鑒定標(biāo)準(zhǔn)。

　　得到干細(xì)胞的下一步是細(xì)胞擴增。張益介紹稱，將符合標(biāo)準(zhǔn)的干細(xì)胞送往大規(guī)模培養(yǎng)間。培養(yǎng)間對壓力、溫度、濕度、氣流速度等參數(shù)有具體要求，且達到局部百級標(biāo)準(zhǔn)，即局部環(huán)境中基本沒有任何塵埃粒子。

　　“假設(shè)獲得種子細(xì)胞數(shù)量是1000萬，我們可以在工程化培養(yǎng)后實現(xiàn)百億級的增量。”張益稱，百億級的細(xì)胞放在手上，大概是一個乒乓球的大小。

　　“不要看乒乓球那么小，細(xì)胞直徑只有10微米，細(xì)胞團里個體數(shù)量是‘恐怖級’的。實驗室細(xì)胞一般達到千萬就已經(jīng)很多了，上億就是特別多(的數(shù)量)，實驗室很難實現(xiàn)百億級的細(xì)胞擴增。”張益說。

　　生物3D打印機

　　據(jù)介紹，華清智美目前已經(jīng)實現(xiàn)單批次百億級的細(xì)胞擴增，生產(chǎn)周期約為20天。細(xì)胞是膠原的來源，下一步則是要將培育出來的細(xì)胞“馴”成“生產(chǎn)工人”。

　　“產(chǎn)業(yè)化需要效率，我們通過生物3D打印技術(shù)搭建‘細(xì)胞超級工廠’的生產(chǎn)平臺。”張益說，生物3D打印技術(shù)的優(yōu)勢是三維立體，能容納更多“細(xì)胞工人”，產(chǎn)量更高。另外，生產(chǎn)平臺是臍帶仿生環(huán)境，細(xì)胞在舒適、快樂、營養(yǎng)豐富的微環(huán)境能變成‘超級戰(zhàn)士’，可以持續(xù)分泌膠原等材料。

　　“臍帶是條狀的，結(jié)構(gòu)學(xué)上要去仿真結(jié)構(gòu)性，材料學(xué)上還要給細(xì)胞提供蛋白質(zhì)、氨基酸等物質(zhì)，讓其保持好性狀和活力，其中許多底層技術(shù)(問題)需要解決。”張益舉例說，微載體培養(yǎng)細(xì)胞時，細(xì)胞載體很容易抱團，從而導(dǎo)致細(xì)胞分化變性等情況。公司改進機械裝置讓細(xì)胞載體分開，其中涉及一些參數(shù)調(diào)整，保證細(xì)胞生長的同時不聚團。

　　華清智美細(xì)胞產(chǎn)物純化系統(tǒng) 中新經(jīng)緯張嘉怡攝

　　皮膚打印初步實現(xiàn)

　　“生物3D打印技術(shù)經(jīng)過近30年的發(fā)展，取得一些突破性進展，例如骨骼、皮膚打印已初步實現(xiàn)，正在進入臨床階段。相對復(fù)雜的器官層面，人造膀胱以及石女癥導(dǎo)致不孕不育都有臨床實踐。”徐弢表示，最難的是肝臟、腎臟、心臟等實體器官，要生物3D打印出來的器官有解毒、過濾功能，目前技術(shù)還做不到。

　　徐弢進一步解釋稱，一比一打印肝臟、腎臟的形狀可實現(xiàn)，但該器官沒有功能。3D打印實體器官最大的難處是需要大量毛細(xì)血管來供血、供氧，若沒有營養(yǎng)供給，器官自然就失去活性。

　　徐弢研究生物3D打印技術(shù)二十多年。他的博士導(dǎo)師托馬斯·波蘭(Thomas Boland)教授在21世紀(jì)初率先提出了細(xì)胞打印以及器官打印的全新概念，其博士后導(dǎo)師美國哈佛大學(xué)/維克森林大學(xué)的安東尼·阿塔拉(Anthony Atala)教授在再生醫(yī)學(xué)(例如人造膀胱)領(lǐng)域有顯著貢獻。

　　華清智美資料顯示，公司團隊在生物3D打印前沿領(lǐng)域有不少創(chuàng)新實踐，例如生物3D打印心臟模型可在體外跳動、通過機械臂打印實現(xiàn)帶附屬器官的皮膚再生等。徐弢表示，生物3D打印心臟模型只是實現(xiàn)了部分跳動的簡單功能，如何與人體整合等還需要更多研究。

　　“作為生物3D打印領(lǐng)域的研究者之一，我們團隊的終極目標(biāo)是造人的組織和器官，這是臨床上的痛點。太多病人需要器官，目前主要依賴捐獻者，這個缺口太大了，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足。”徐弢稱，要實現(xiàn)該目標(biāo)是一個復(fù)雜的過程，但這期間會產(chǎn)生許多有價值的新技術(shù)，在醫(yī)療領(lǐng)域是可以應(yīng)用的。

　　據(jù)徐弢介紹，華清智美的人源膠原產(chǎn)品在子宮內(nèi)膜修復(fù)、創(chuàng)面修復(fù)、抑郁癥、脊髓損傷、神經(jīng)修復(fù)、老年癡呆等領(lǐng)域都有潛在價值。

　　張益表示，華清智美人源細(xì)胞外基質(zhì)拿到了深圳市重大技術(shù)攻關(guān)的科研項目，現(xiàn)在和清華研究院、中科院先進院、中山大學(xué)附屬第七醫(yī)院進行合作，初步把ECM人源膠原應(yīng)用確定了兩個方向，一是子宮內(nèi)膜修復(fù)，二是創(chuàng)面修復(fù)。

　　“女性子宮壁太薄產(chǎn)生纖維化，粘連在一起，導(dǎo)致不能受孕，用人源膠原去修復(fù)子宮內(nèi)膜受損部位，不僅能修復(fù)缺損部位，還能讓患者正常受孕。”張益說，“目前我們在老鼠上進行了動物實驗，如果不進行干預(yù)，動物子宮粘在一起，受孕率極低。但用公司的生物材料去治療時，受孕率成功率達到70%-80%。”

　　創(chuàng)面修復(fù)上，華清智美團隊也進行了長時間探索。“燒傷或者創(chuàng)面皮膚修復(fù)需要良好的人源材料加速傷口修復(fù)，皮膚創(chuàng)面裸露在外有細(xì)菌感染的風(fēng)險，假設(shè)患者皮膚需要一個月時間修復(fù)，如果把時間縮短到一半，就能為病人節(jié)省更多時間，減少風(fēng)險，順利進行下一步治療。”張益稱，“用老鼠做動物實驗發(fā)現(xiàn)，常規(guī)治療可能半個月才結(jié)痂，使用新材料約7天就能實現(xiàn)傷口愈合結(jié)痂，半個月基本就痊愈。”

　　華清智美研發(fā)實驗室 中新經(jīng)緯張嘉怡攝

　　“公司在開發(fā)三類醫(yī)療器械和植入式的產(chǎn)品，相關(guān)注冊流程在進行中，同時也在積極推進臨床過程。”徐弢表示，下一步，將圍繞華清智美開發(fā)的中高端的生物材料，一方面實現(xiàn)原料供應(yīng)，同時做創(chuàng)新醫(yī)療器械開發(fā)，與市場分享生物3D打印技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展成果。

　　產(chǎn)業(yè)化無前車之鑒

　　“公司培育人源膠原的技術(shù)很新穎，清華博士團隊做了大量技術(shù)原創(chuàng)研發(fā)，要建立生產(chǎn)流水線更是沒有任何前車之鑒，可謂難上加難。”華清智美總經(jīng)理劉博勛稱，深圳市光明區(qū)在合成生物領(lǐng)域形成了產(chǎn)業(yè)聚集，有經(jīng)驗積累和人才積淀，而且大灣區(qū)醫(yī)療產(chǎn)業(yè)鏈完整，團隊引進產(chǎn)業(yè)人才后少走不少彎路。

　　2021年，深圳市光明區(qū)出臺全國首個合成生物專項政策，并設(shè)有合成生物產(chǎn)業(yè)園，截至2024年，光明區(qū)已匯聚123家合成生物企業(yè)，總估值近400億元。華清智美作為“深圳市光明區(qū)合成生物企業(yè)”中的重點培育領(lǐng)軍企業(yè)，得到了政府大力支持，提供研發(fā)和設(shè)備補貼來降低創(chuàng)新的成本。

　　華清智美產(chǎn)品生產(chǎn)過程 中新經(jīng)緯張嘉怡攝

　　2024年8月10日，國家藥監(jiān)局醫(yī)療器械技術(shù)評審中心網(wǎng)站公布，華清智美的注射用3D打印人源脫細(xì)胞外基質(zhì)(主要成分為3D打印ECM膠原)已成功獲得主文檔登記。這標(biāo)志著ECM材料，包括ECM膠原，正式進入國內(nèi)醫(yī)療器械市場。徐弢表示，該款原料做了備案后，頭部的醫(yī)美企業(yè)都跟公司進行了接洽。

　　目前，膠原市場保持高速增長。據(jù)弗若斯特沙利文，2022年，中國重組膠原蛋白產(chǎn)品市場達到192.4億元，未來將以年復(fù)合增長率為44.93%，在2025年達到585.7億元，在2030年市場規(guī)模將增至2193.8億元。

　　“公司年內(nèi)有望實現(xiàn)收支平衡，目前已開放新一輪融資，希望牽手更多行業(yè)資源，加快產(chǎn)業(yè)實踐。”劉博勛說。(中新經(jīng)緯APP)

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