揭秘:医疗保健巨头强生是这样运用3D打印的

当数码照相技术进入到人们的生活以后,通过一台普通的打印机就可以立即打印出一张我们喜爱的相片。这种立等可取,并且可以任意选取单张照片随时随地进行打印的方式与传统胶卷冲洗方式相比可谓发生了翻天覆地的变化。那么,医疗器械是否也可以用过3D打印这样的数字化技术实现按需生产、立等可取呢? 这正是美国强生在3D打印医疗器械领域为自己设立的小目标。

美国强生作为全球规模最大,产品多元化的医疗卫生保健品及消费者护理产品生产和服务企业,在3D打印技术的应用方面进行了探索和规划,所涉及的领域包括骨科植入物、手术预规划、药物测试等。

手术导板、植入物、药物测试多管齐下

强生公司已与惠普、Carbon3D、3D Systems、Organovo及Materialise等公司进行3D打印医疗器械领域的合作。

DePuy Synthes是强生的子公司,在全球范围内提供全面的整形外科和神经科产品和服务,包括:关节重建、创伤、脊柱、组合运动医学、神经、颅颌面、动力工具和生物材料。DePuy Synthes 已通过3D打印技术生产定制化植入物和手术导板。

Janssen Pharmaceuticals 是强生集团的制药公司,所生产的药品可治疗内科、精神科、神经科、妇科等多个领域的疾病。Janssen 的研发中心已引入Organovo 的生物3D打印人体组织进行新药物测试。

3D打印植入物与手术导板

强生子公司DePuy Synthes 推出了TRUMATCH产品线,产品包括定制化的颅颌面(CMF)外科植入物和手术导板,以及膝关节手术导板。

DePuy Synthes 的临床工程师根据病人的CT 扫描数据创建定制化CMF植入物和手术导板。在CMF 领域DePuy Synthes 一个重要的合作伙伴是Materialise 公司,Materialise为DePuy Synthes制造个性化CMF手术导板,并将为DePuy Synthes 供应定制化的颅颌面植入物。这些植入物将通过TRUMATCH CMF Solutions公司在澳大利亚和欧洲(不包括法国)出售。

此外,DePuy Synthes的临床工程师通过Materialise公司的ProPlan CMF规划软件在一个虚拟环境中配合医生制订手术前计划、定义植入物的形状、并设计手术导板,然后生成可3D打印的输出文件。

膝关节手术导板也同样是根据患者膝关节部位的CT 数据进行创建。这些器械的创建、制造过程是在DePuy Synthes于3D Systems公司合作下完成的,两家公司已建立了长期合作关系。所有的外科导板设计、与外科医生的沟通和整个产品生命周期管理,是由一个专门的小组来负责。植入物等医疗器械的设计文件经过外科医生批准后,会被传送给3D Systems公司进行打印,然后送回到DePuy Synthes进行最后的组装、杀菌和装运。

定制化设计的植入物能够与病人的解剖结构相匹配,从而减少并发症的发生,手术导板在手术过程中帮助指导医生切骨和准确定位植入物,从而减少手术过程中的不确定性,并减少手术时间。这些定制化的植入物复杂的几何形状往往只有3D打印技术才能够实现。

医疗器械生产走向批量定制化

强生公司在3D打印领域还选择了Carbon 3D和惠普这两家3D打印合作伙伴。2016年,强生公司的子公司强生创新(Johnson & Johnson Innovation)公布了与Carbon 3D在定制化外科手术设备制造方面的合作关系。

据3D科学谷了解,Carbon公司的连续液界面制造(CLIP)技术在打印速度和材料开发方面具有颠覆性。CLIP技术最快可以在不到十分钟内打印完成一个3D对象,而且用CLIP技术制造的3D打印件在经过热固化后其机械性能类似于注塑成型部件。

虽然强生公司并没有过多披露如何使用CLIP 技术的细节,但我们不难想象如果将这项技术用于生产个性化的3D打印手术导板,无疑可以带来更迅速的交货期,让手术预规划与手术实施之间的时间间隔变得更短。当然,生产此类医疗器械的3D打印设备、材料和工艺都需要经过FDA 的批准。

同样在2016年,强生确立了与惠普在3D打印领域的合作关系,双方致力于实现个性化医疗,为患者生产定制化的医疗器械。3D科学谷了解到,惠普公司在介绍其MJF 3D打印技术时曾经表示,该技术可以在3D打印对象中实现导电属性,未来强生公司是否会通过MJF3d打印机生产嵌入式传感器的个性化医疗产品,让我们保持关注。

生物3D打印与新药研发

新药品在推出市场之前需要经历漫长而严谨的药品测试阶段,Janssen Pharmaceuticals 药品研发中心的药品测试方式包括2D细胞培养、尸体、人体组织和人体临床试验等。3D打印的组织会比现有的2D细胞培养更类似于人类组织,因此可以为药品研发人员提供药物化学成分作用的更准确的信息,从而加快药物研发过程。

早在2014年Janssen Pharmaceuticals就开始生物3D打印公司Organovo就药物测试领域的合作展开讨论。Organovo主要使用其NovoGen MMX 生物打印机挤出人体组织细胞和水凝胶,形成3D的人体组织。目前Orgaonovo 生产的3D打印肝脏组织和肾脏组织已进入商业化阶段,并应用于药品研发测试阶段中。

关于强生

创建于1886年,是世界上最具综合性、分布范围最广的卫生保健产品制造商、健康服务提供商,产品畅销175个国家地区,生产及销售产品涉及护理产品、医药产品和医疗器材及诊断产品市场等多个领域,作为一家国际性大型企业在全球57个国家建立了250多家分公司,拥有11万6千余名员工,总市值高达3238亿美元。