2021年9月23日，《Nature》官網發布了上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院戴尅戎院士、王金武教授團隊的生物3D打印項目專訪。該團隊長期致力于醫學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假體。他們的工作旨在改善中國估計1.4 億關節疾病患者和每年約70萬例關節置換手術的醫療效果。
傳統關節假體可能在10年內發生松動、斷裂和感染等，從而導致假體失效和翻修手術。“生物3D打印在創造具有生理結構功能并能自我修復的組織器官方面，已經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：除了高精度打印的要求外，還需制備優良特性的生物墨水以及構建生物活性微環境。”
王金武教授牽頭的科技部國家重點研發計劃-生物3D打印項目包括了血管化仿生人工關節的研究，并準備進一步開展相關的臨床試驗和轉化應用。該國家項目匯聚了來自全國各地的生物材料、打印設備和臨床醫學等研究方向的專家，涉及全國16個研究所的5個調查組。
/ 3D打印生物關節的興起
戴尅戎院士團隊在2003年獲得中國第一張個性化人工關節假體注冊證，此后，新的個性化關節植入物迭代研究開始向更高的耐用性和生物活性方向發展，其中面臨著血管化的難題——無血管長入導致細胞凋亡，是傳統組織工程生物型關節假體失效的常見原因之一。3D打印生物關節實現血管化?上海第九人民醫院一項為期 24 周的研究證明了3D 打印關節的耐用性和功效，關節具有光滑、干凈的軟骨層的。
王金武教授團隊2021年在《Advanced Functional Materials》發表了一項研究表明，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，該支架在體溫環境下收縮，無需復雜操作流程即可有效觸發微尺度脈管系統的產生，最小直徑可達50微米，確保了氧氣和營養物質交換。
類似的研究成果得益于該團隊持續開發用于支持再生組織和器官的生物反應器。體內生物反應器可以在更大程度上模擬體內組織和器官環境，特別是在血管化關節方面。隨著打印技術的發展、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，并優化細胞的微環境以促進血管生長。
?上海第九人民醫院再生股骨頭軟骨與再生軟骨下骨完美融合
?上海第九人民醫院/ 克服醫療植入挑戰
在醫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了世界領先的技術平臺，包括數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等。
戴尅戎院士王金武教授團隊在2018年牽頭制定并發表了涵蓋3D打印醫療器械的設計、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新技術應用的風險，還會受到尚未及時更新的醫療器械注冊法規的阻礙。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轉化的3D打印醫療器械注冊證，由此成立上海交大創新器械注冊中心以服務科研轉化。生物3D打印中心開發的機器人?上海第九人民醫院/ 為未來制定藍圖
通過政府、大學、醫院和行業之間的協同合作，王金武教授團隊正在構建一個由3D打印個性化醫療數據驅動的云平臺，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測、支持細胞發育的細胞存活維持系統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。該3D生物打印機配備了針對不同組織類型的噴嘴
?上海第九人民醫院國家轉化醫學中心（上海）?上海交通大學
臨床轉化型科學研究雖由創新驅動，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療器械在內的多項醫學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新要求。
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