中新經緯4月21日電 (陳俊明)“我們的終極目標是打印活體器官，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用前景非常廣闊。”清華大學教授、華清智美首席科學家徐弢表示，該材料在醫美、神經損傷修復、關節軟骨修復、肺部修復等領域有巨大潛力。

　　醫美領域應用交聯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填充劑的"饅化臉"問題。

　　但是，要通過產業化的方式得到足夠數量的人源膠原并不是一件易事。

　　百億“細胞工人” 變成“超級戰士”

　　華清智美在醫美領域推出“ECM-3D打印膠原”，利用生物3D打印解決這一技術難題。

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

　　目前通過生物3D打印技術等實踐探索，“華清智美現已能穩定量產人源膠原，單批次能生產約千盒膠原產品。”徐弢說道。

　　清華大學博士、華清智美CTO張益(右)講解生產流程 中新經緯張嘉怡攝

　　從流程看，生產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胞需是健康的，不帶病毒，符合鑒定標準。

　　得到干細胞的下一步是細胞擴增。張益介紹稱，將符合標準的干細胞送往大規模培養間。培養間對壓力、溫度、濕度、氣流速度等參數有具體要求，且達到局部百級標準，即局部環境中基本沒有任何塵埃粒子。

　　“假設獲得種子細胞數量是1000萬，我們可以在工程化培養后實現百億級的增量。”張益稱，百億級的細胞放在手上，大概是一個乒乓球的大小。

　　“不要看乒乓球那么小，細胞直徑只有10微米，細胞團里個體數量是‘恐怖級’的。實驗室細胞一般達到千萬就已經很多了，上億就是特別多(的數量)，實驗室很難實現百億級的細胞擴增。”張益說。

　　生物3D打印機

　　據介紹，華清智美目前已經實現單批次百億級的細胞擴增，生產周期約為20天。細胞是膠原的來源，下一步則是要將培育出來的細胞“馴”成“生產工人”。

　　“產業化需要效率，我們通過生物3D打印技術搭建‘細胞超級工廠’的生產平臺。”張益說，生物3D打印技術的優勢是三維立體，能容納更多“細胞工人”，產量更高。另外，生產平臺是臍帶仿生環境，細胞在舒適、快樂、營養豐富的微環境能變成‘超級戰士’，可以持續分泌膠原等材料。

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

　　華清智美細胞產物純化系統 中新經緯張嘉怡攝

　　皮膚打印初步實現

　　“生物3D打印技術經過近30年的發展，取得一些突破性進展，例如骨骼、皮膚打印已初步實現，正在進入臨床階段。相對復雜的器官層面，人造膀胱以及石女癥導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，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血管來供血、供氧，若沒有營養供給，器官自然就失去活性。

　　徐弢研究生物3D打印技術二十多年。他的博士導師托馬斯·波蘭(Thomas Boland)教授在21世紀初率先提出了細胞打印以及器官打印的全新概念，其博士后導師美國哈佛大學/維克森林大學的安東尼·阿塔拉(Anthony Atala)教授在再生醫學(例如人造膀胱)領域有顯著貢獻。

　　華清智美資料顯示，公司團隊在生物3D打印前沿領域有不少創新實踐，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打印領域的研究者之一，我們團隊的終極目標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，遠遠不能滿足。”徐弢稱，要實現該目標是一個復雜的過程，但這期間會產生許多有價值的新技術，在醫療領域是可以應用的。

　　據徐弢介紹，華清智美的人源膠原產品在子宮內膜修復、創面修復、抑郁癥、脊髓損傷、神經修復、老年癡呆等領域都有潛在價值。

　　張益表示，華清智美人源細胞外基質拿到了深圳市重大技術攻關的科研項目，現在和清華研究院、中科院先進院、中山大學附屬第七醫院進行合作，初步把ECM人源膠原應用確定了兩個方向，一是子宮內膜修復，二是創面修復。

　　“女性子宮壁太薄產生纖維化，粘連在一起，導致不能受孕，用人源膠原去修復子宮內膜受損部位，不僅能修復缺損部位，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，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%。”

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

　　華清智美研發實驗室 中新經緯張嘉怡攝

　　“公司在開發三類醫療器械和植入式的產品，相關注冊流程在進行中，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的中高端的生物材料，一方面實現原料供應，同時做創新醫療器械開發，與市場分享生物3D打印技術領域的發展成果。

　　產業化無前車之鑒

　　“公司培育人源膠原的技術很新穎，清華博士團隊做了大量技術原創研發，要建立生產流水線更是沒有任何前車之鑒，可謂難上加難。”華清智美總經理劉博勛稱，深圳市光明區在合成生物領域形成了產業聚集，有經驗積累和人才積淀，而且大灣區醫療產業鏈完整，團隊引進產業人才后少走不少彎路。

　　2021年，深圳市光明區出臺全國首個合成生物專項政策，并設有合成生物產業園，截至2024年，光明區已匯聚123家合成生物企業，總估值近400億元。華清智美作為“深圳市光明區合成生物企業”中的重點培育領軍企業，得到了政府大力支持，提供研發和設備補貼來降低創新的成本。

　　華清智美產品生產過程 中新經緯張嘉怡攝

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

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

　　“公司年內有望實現收支平衡，目前已開放新一輪融資，希望牽手更多行業資源，加快產業實踐。”劉博勛說。(中新經緯APP)

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