植牙、人工仿生骨成本將大降 國內3D列印醫材革命進行中

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工研院結合廠商、醫界、學界開發的人工仿生骨為極具潛力的醫療材料。(攝影/鄭國強)

「傳統的人工骨是貼合,3D列印的人工骨釘是融合到人體裡面,會吸引骨細胞到中空的地方生長。」本身是骨科醫生的可成生技董事長劉永隆,興奮地向科技部次長許有進介紹了3D列印人工仿生骨的研發進度,正在向衛福部申請臨床實驗。

劉永隆解釋說,以植牙為例,可能是金屬壓在原來的骨頭上,會導致骨頭受損,採用3D列印是骨融合,成為身體的一部分,分散壓力,讓骨頭不那麼容易受損。3D列印還可以弭補骨缺損的問題,「可以將目前植牙的成本降低。」

仿生骨頭,可吸引骨細胞成長

政府南部智慧生醫產業聚落計畫的可成生物科技,結合台大骨科、工研院、台灣大學、長庚大學及產業界(骨科公司、牙材公司)跨領域經驗之經營研發團隊所組成,主要致力於研究開發中空骨釘(Cannulated Bone Screws)、十字韌帶介面骨釘(ACL/PCL Interference Screws)、客製化植體(Customized Implants)等骨科醫療耗材為主。

在工研院的技轉之下,可成生技開始以3D列印技術進行醫療材料的革新,尤其在人工仿生骨技術上,已經逐漸追上日本等先進國家,日本目前已有3D列印人工骨「CT Bone」在歐洲上市,然而可成與工研院合作開發的仿生骨最大的特色之一,就是中空但又有韌性的仿生骨,可以吸引骨細胞的生長,解決了傳統人工骨密合的問題。

仿生骨能夠吸引骨細胞生長的秘密,關鍵在設計與材質。也在「3D列印醫才智慧製造示範場域」協同研究的交通大學材料科學工程系助理教授鄒年棣表示,在傳統骨釘遇到的問題是讓骨頭受力過小,那麼骨頭就不會覺得需要成長,於是病人反而與到骨頭萎縮的問題,導致鬆脫。

藉由演算法的數位設計,讓他的強度,結構類似骨頭,在與真人骨的結合上優於傳統人工骨釘,增加融合。

目前台灣3D列印的粉體大都仰賴進口,新研發的粉體材質,加入了生物活性材質例如了鈣、磷性等物質,形成奈米化的生物活性材質,能夠吸引骨細胞的生長,讓仿生骨能跟人工融合。

3D列印的醫材產品在未來步入高齡化社會之下,商機無限。(攝影/鄭國強)

另外也在南科的全球安聯採用3D列印技術,做出植牙需要用的牙根及植體連桿,與傳統作法不同的是,目前是將材料雕塑城需要的牙齒,因此耗損很多材料,可視為「減法」,但3D列印如同「加法」,將材料堆疊成人工牙齒等。

東台機械董事長嚴瑞雄表示,3D列印已為傳統的製造業帶來新個革新、設計、研發產業,他展示了一條合金,前半段有磁力,後半段只是一般的合金,「在3D列印技術下你可以輕易的製造出這樣的合金,在傳統工法上困難重重,這代表未來許多的消費型產品可能重新設計,例如鞋墊不同部位能因材質混合比率不同產承受不同壓力,具有不同彈性。」

醫材3D列印,將大搶銀髮族商機

目前科技部在南科高雄園區所設置的一站式「3D列印醫材智慧製造示範場域」,內有金屬材料的嘉鋼、鑫科,能提供3D列印機台的東台精機,還有陽明大學、北醫、義守等醫療單位合作,已逐漸成為醫材3D列印聚落。

科技部次長許有進表示,「3D列印醫材智慧製造示範場域」可以提供全方位的智慧製造流程與設備,未來也將協助國內醫材廠商從設計、試製到商品化一氣呵成,這個結合了實業廠商與台灣醫界能量的區域,將使得台灣的3D列印產業鏈更具規模,也凸顯出南科與其他科學園區的不同。