成都东呈模型-盘点国内生物3D打印领域的十位大牛

盘点国内生物3D打印领域的十位大牛

时间:2018年04月01日 12:28   编辑: 杜老师

盘点国内生物3D打印领域的十位大牛

 杜老师 材料人 2018-12-18


生物三维打印是将生物材料或者生物单元(蛋白质、细胞、DNA、生长因子等)按照仿生形态学、生物结构、生物体功能、细胞特定环境等要求用三维打印快速成型方式制造出的具有个性化的体外三维结构模型或三维生物体。上世纪90年代,生物三维打印的范围大多是制备一些医疗模型及体外医疗器械。21世纪以来,科学家们开始使用具有生物相容性的材料打印制备植入物(如假肢移植物、假耳移植物)和组织工程支架等。近十年来,越来越多的科学家及研究者们投身到三维打印活性细胞和蛋白等领域,以期制备出体外仿生的三维生物结构体。生物三维打印的概念自被提出开始,一直受到科学界的广泛的关注,也是研究的热点。我国也有很多专家学者从事相关方向的研究。本文盘点了十位国内从事生物三维打印的大牛们,供大家了解其研究方向,也为希望继续从事该方面研究的学子们提供报考导师的参考。

1.西安交通大学-卢秉恒院士

卢秉恒院士素有中国3D打印“教父”之称。作为该领域首位院士,也是将快速成型(即3D打印)带入中国的第一人,卢院士主要从事快速成型制造、微纳制造、生物制造、高速切削机床等方面的研究,先后主持20余项国家重点科技攻关项目。曾获国家科技进步二等奖、国家技术发明二等奖、“做出突出贡献的中国博士学位获得者”称号等奖项。上世纪90年代初,卢院士到美国密歇根大学做高端访问学者,第一次在美国看到快速成型制造技术,甚为感触。93年归国后,开发出具有国际首创的紫外光快速成型机以及有国际先进水平的机、光、电一体化快速制造设备和专用材料,形成了一套国内领先的产品快速开发系统,把快速成型机的国产率从0%提升到了80~90%,极大推动了我国制造业的发展进步。卢秉恒老师目前获发明专利10余项,发表论文400多篇,其中被SCI,EI收录100多篇。更重要的是卢秉恒老师很好地将科研成果转化为工业应用。他们陆续研发的设备,均处于国内领先地位,达到国际先进水平。通过企业化运作,如今全国已经建立创新服务平台20多家,创新人才培养基地近10家,为2000多家企业提供新产品创新创意设计及快速制造服务。卢秉恒老师逐渐成为我国从事快速成型与制造技术的知名专家和带头人之一。

2.清华大学-刘冬生教授

刘冬生,清华大学教授。2016年4月,当选2015年年度长江学者。刘冬生团队在DNA水凝胶三维打印方面取得了很多重要的研究进展。水凝胶具有高含水量和类似于细胞外基质的特点,是三维组织打印和人工器官制备的首选基材,因此成为化学、材料和生命医学领域研究的热点。但水凝胶的细胞相容性、力学强度、通透性等一直是研究中的挑战性问题。2009年,刘冬生小组首次报道了一种完全基于DNA组装的超分子水凝胶,具有快速的pH值响应性、优异的小分子通透性,较高的力学强度以及不溶胀等特点。在此基础上,他们又发展了可在生理条件下成胶,并具有多种可设计响应性的DNA超分子水凝胶。2015年,该研究小组和英国瓦特大学等合作,将系列DNA水凝胶材料成功地应用于活细胞的三维打印。对此,《自然》杂志评价称,此凝胶有足够好的强度维持其形状、不塌缩也不溶涨,可以被特定的DNA内切酶迅速解离、共同打印的活细胞可以保持活性,是一种非常有前景的打印三维组织和人工器官的材料。

3.上海交通大学-王成焘教授

王成焘教授是上海交通大学机械学院3D打印相关项目负责人,从上世纪90年代就开始关注这种崭新的技术。从瑞士引进了第四代3D打印机,能打印出钛合金物件,可用作骨科材料植入人体。王成焘说:“第四代问世之前的那些,都不能算真正的3D打印技术。只有打印出金属物件,‘科技革命’才发生了。”“在传统工业领域,金属物件的加工是做“减法”——切削钻挖;而3D打印的堆叠模式是做“加法”,这意味着材料大大节省、效率大大提高。但加工金属,离不开热处理如熔炼、锻造,以往的打印机应付不了;而第四代3D打印机实现了技术突破:它的打印头能发射温度极高、焦点集中的电子束,迅速融化钛合金粉,一点一点完成金属的堆叠,最终打印出所需的物件。”王成焘教授近30年致力于工程学与医学相结合的交叉学科研究,研究领域包括:1)人体骨肌生物力学与生物摩擦学;2)外科临床数字技术;3)硬组织外科植入物;4)3D打印技术医学应用等。主持国家自然科学基金“中国力学虚拟人”重点项目、亚洲人工关节重大国际合作项目及面上项目15项,获省部级科研成果14项,科研成果“个性化人工骨关节CAD/CAM技术与临床工程系统”获2004年国家科技进步奖二等奖。

4.四川大学-康裕建教授

康裕建教授,现任四川大学再生医学研究中心主任,以重建创伤信号系统与修复心血管功能为重点突破目标, 解决再生医学中关键理论与技术问题,实现再生医学在临床的应用。康裕建教授是四川蓝光英诺生物科技股份有限公司首席科学家、首席执行官,致力于建立以干细胞技术和再生医学为核心的3D生物打印体系。科研兴趣主要集中于再生医学,包括心血管再生和3D生物打印在医学中的应用。康裕建教授受到广泛关注的一项大事件是对30只恒河猴进行3D生物打印血管体内植入实验,实验动物术后存活率为100%。这次实验的成功,开创了血管疾病治疗的新纪元,开创了干细胞领域的新方向。

5.中科院上海硅酸盐研究所-吴成铁研究员

吴成铁研究员是博士生导师、德国洪堡学者、上海市优秀学科带头人和上海市浦江人才计划获得者,科技部863重点项目负责人。2006年初博士毕业于中科院上海硅酸盐研究所后,先后在澳大利亚悉尼大学、昆士兰科技大学及德国德累斯顿工业大学从事研究工作6年。主要从事3D打印生物活性材料用于组织修复材料的研究。主编CRC英文专著《Advanced bioactive inorganic materials for bone regeneration and drug delivery》一部,并参与撰写6本英文专著的章节。在生物材料相关领域发表SCI 期刊论文160多篇,主要包括Mater Today,ACS Nano,Adv Funct Mater, Biomaterials,Adv Science, NPG Asia Mater,J Control Release, Acta Biomater等。论文共被SCI引用6000余次,h指数45。研究领域包括:1)3D打印等先进制备技术构建新型组织工程支架;2)生物活性陶瓷及纳米介孔生物活性玻璃用于骨、皮肤组织工程、药物/蛋白传输与肿瘤治疗;3)生物活性材料与组织细胞(成骨、牙周、牙髓细胞及内皮细胞)的相互作用关系(免疫成骨、成血管化)。

6.杭州电子科技大学-徐铭恩教授

杭州电子科技大学徐铭恩教授曾先后主持1项国家重点研发计划、1项国家863子项目、3项国家自然科学基金、十余项省级及企业项目,参与美国航空航天局(NASA)、国家基金重点项目等研究项目,提出了一系列新的细胞/生物材料三维打印理论、技术和功能组织器官制造新方法,在细胞三维打印理论、以第一作者和通信作者在《Biomaterials》等重要的国际期刊和会议上发表学术论文40余篇,获邀在MTECH等国际会议上作邀请报告20余次,2012年9月《Biomaterials》将其工作评价为生物三维打印领域的最高水平“state-of-the-art”。 徐铭恩教授领导研发了国际领先的Regenovo 3D-bioprinter系列生物三维打印装备,能够直接打印人体活细胞。以这些细胞为基础,打印机还可打印诸如骨骼修复器件、人工器官等生物材料。研究方向涉及生命科学、信息学和制造科学的交叉学科,包括生物3D打印、再生和移植医学、药物筛选技术等,致力于开发面向生物医学领域的3D打印设备、材料和软件,为再生医学、组织工程、药物开发和医疗辅具等生物医学领域提供新的技术解决方案,开发出突破性的医学治疗手段。据了解,Regenovo Bio-Architect是目前全球主流的三款量产销售的生物三维打印装备,被北京大学、浙江大学、上海交通大学、四川大学、华南理工大学、华中科技大学、国立台湾大学、香港城市大学、301/304医院、华医医院、鼓楼医院等一系列知名大学和医院采用,占据国内近50%的市场并销往海外。

7.华南理工大学杨永强教授团队

华南理工大学杨永强教授在激光快速成型制造、激光材料加工、焊接工艺与装备等方面做了大量的卓有成效的研究工作。历年来承担和参加国家、国际合作、省市级科研项目多项。其中23项为项目负责人。发表有关学术论文110篇(其中期刊论文88篇,会议论文22篇)。杨永强教授从2001年左右开始研究3D打印技术,目前主要研发方向包括1)金属零件激光选区熔化快速成型装备,FDM装备;2)3D打印在牙科个性化舌侧正畸托槽、个性化牙冠固定桥以及种植牙手术导板;3)全膝置换用人工关节3D打印个性化设计、验证和加工;4)外科手术模板;5)个性化植入体等医学应用。2004年,该团队与国内企业合作研发了国内第一台选区激光熔化快速制造设备“DiMetal-240”。

8.上海理工大学-朱钰方教授

朱钰方教授是上海市“千人计划”专家,教育部优秀人才支持计划、上海市曙光学者,上海市“东方学者”特聘教授。主要研究领域包括:1)先进功能材料的 3D 打印设计与应用;2)生物陶瓷新材料制备技术与应用;3)介孔材料功能化设计与应用。在 Angew. Chem. Int. Ed., Small, Biomaterials, ActaBiomater.,J. Phys. Chem. C 等国际学术期刊上发表科研论文 70 余篇;论文他引 2000 余次。承担了国家自然基金、教育部新世纪优秀人才支持计划项目、教育部科学技术研究重点项目、上海市教委科研创新重点项目等项目。朱钰方教授在介孔材料领域颇有建树,也是国内较早开展三维打印制备骨组织工程支架的研究专家。

9.浙江大学-贺永教授

贺永教授是浙江大学机械工程学院教授,国家基金委优秀青年科学基金及浙江省杰出青年基金获得者,浙江省三维打印工艺与装备重点实验室副主任。一直以来从事生物制造、生物打印方面的研究工作,主持国家自然科学基金3项,国家支撑计划子课题、国家数控重大专项子课题各一项,省部级课题多项,授权发明专利30余项,发表SCI论文30余篇,论文发表在包括Biomaterials,Biofabrication等生物制造、微制造、微流体领域的顶级期刊。提出了组织/营养流道同步打印的生物打印新工艺,主持开发了包括生物3D打印机、微流控芯片3D打印机等装备。近几年其课题组一直在探索有无可能基于全水凝胶构造微流控芯片,并在这种高生物相容性的芯片上进一步构造出器官芯片,为器官芯片的制造提供全新的思路。

10.苏州大学-张克勤教授

张克勤教授是苏州大学特聘教授。曾任新加坡国立大学物理系历任研究员、李光耀杰出博士后研究员和资深研究员(2002.8-2009.8)。2009年至今任苏州大学现代丝绸国家工程实验室和纺织与服装工程学院特聘教授、博士生导师。近年来在Nature, Physical Review Letters, Small, Biomaterials等一流期刊发表论文70余篇;撰写专著章节3部;申请专利30余项,其中授权15项。主要研究方向为高性能纤维材料、新型功能纤维材料、生物质纤维和生物医用材料及其跨领域应用。近年来,张克勤教授开展了三维生物打印制备结构可控丝蛋白小口径血管支架材料的应用研究。


以上就是今天介绍的国内做生物三维打印的大牛们,希望有更多的学者深入研究生物三维打印,能够用三维打印制备模拟人体活性组织及器官,造福于广大患者。

下期三维打印科普课堂,让我们聊聊国外做三维打印的大牛们,敬请期待吧!

本文由材料人科技顾问供稿,编辑部编辑。