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3D打印在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)分析!

 前沿材料 2020-09-17



目前醫(yī)療3D打印整體尚處于起步未成熟階段。但是市場(chǎng)規(guī)模和行業(yè)增速巨大,根據(jù)Wohlers Report 2015的預(yù)測(cè),到2020年全球3D打印的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)73億美金,而醫(yī)療3D打印領(lǐng)域?qū)⒊蔀榈谌笾匾獞?yīng)用領(lǐng)域,占比15%左右。另有市場(chǎng)咨詢機(jī)構(gòu)Allied Market Research發(fā)布的一份最新研究報(bào)告預(yù)測(cè),從2015年到2020年,全球3D打印醫(yī)療保健市場(chǎng)的年均復(fù)合增長率將達(dá)到26.6%。據(jù)統(tǒng)計(jì),2014年全球3D打印醫(yī)療保健市場(chǎng)的銷售額為5.79億美元,而到2020年這個(gè)數(shù)字將增長至23.64億美元。

表-3D打印在醫(yī)療領(lǐng)域的主要應(yīng)用分類






3D打印發(fā)展趨勢(shì)


目前3D打印在醫(yī)療領(lǐng)域的細(xì)分應(yīng)用發(fā)展速度較不均衡,隨著近幾年成本逐步下降,醫(yī)療3D打印的市場(chǎng)滲透率將逐步增加。3D打印在醫(yī)療領(lǐng)域的影響和成熟發(fā)展趨勢(shì)總結(jié)如下:

3D打印技術(shù)細(xì)分領(lǐng)域應(yīng)用發(fā)展不均衡的問題具體表現(xiàn)為:

●已經(jīng)商業(yè)化且發(fā)展較為成熟,包括:部分醫(yī)療器械(醫(yī)療模型、手術(shù)導(dǎo)板)和牙科的應(yīng)用。目前口腔領(lǐng)域因市場(chǎng)需求大且監(jiān)管要求相對(duì)較低應(yīng)用規(guī)模最大,醫(yī)療模型和手術(shù)導(dǎo)板是現(xiàn)階段大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的突破口。 

●處于臨床研究數(shù)據(jù)的積累階段,主要為植入體。其中骨科植入物的發(fā)展也日趨成熟,而關(guān)節(jié)軟骨、鈦合金植入物等正在積極研發(fā)材料,并將其與臨床相結(jié)合進(jìn)行性能提升。通過不斷的數(shù)據(jù)積累,調(diào)整改進(jìn),積極發(fā)展。

●處于實(shí)驗(yàn)室的研究階段,有功能的組織器官;相對(duì)比較低功能性的醫(yī)療器械牙科等,有功能的組織器官要求復(fù)雜多變,目前各國科學(xué)家都在組織力量進(jìn)行相關(guān)生物方向的積極研發(fā),不斷有突破性的成果進(jìn)入大眾的視野。





3D打印領(lǐng)域常用的高分子材料


1、PA12

PA12 即尼龍12,又叫聚十二內(nèi)酰胺、聚月桂內(nèi)酰胺,是一種長碳鏈尼龍,目前在3D打印中多用于SLS工藝。相比其他材料,PA12 粉末具有高流動(dòng)性、低靜電、低吸水性、熔點(diǎn)適中及制品的高尺寸精度等優(yōu)異的特性,耐疲勞性和韌性也可滿足需要較高機(jī)械性能的工件,因此尼龍 12 逐步成為工程塑料 3D 打印的理想材料。PA12也是最快,最實(shí)惠的醫(yī)療級(jí)打印材料。在醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用,有些3D打印公司的PA12增材制造產(chǎn)品可以在蒸汽高壓滅菌器中消毒。

2、3D打印熱塑性彈性體

3D打印熱塑性彈性體,可用于熔絲制造或粉床熔融3D打印機(jī)。其用于3D打印的3D打印熱塑性彈性體粉末通過標(biāo)準(zhǔn)的皮膚過敏和細(xì)胞毒性測(cè)試。現(xiàn)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員可以利用3D打印技術(shù)用于需要皮膚接觸的終端應(yīng)用。因此該材料將有利于鞋類、假肢和矯形器以及電子設(shè)備的可穿戴設(shè)備的應(yīng)用。

圖-3D打印的部件

3、PC-ISO

PC-ISO是3D打印公司的材料體系之一,是一種生物相容性聚碳酸酯,用于FDM 3D打印。它可用于外科手術(shù)模具,能夠滿足生物相容性和滅菌要求。

圖-PC-IOS材料





未來發(fā)展建議


3D打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用相對(duì)技術(shù)門檻較高,需要行業(yè)組織,科研院校,醫(yī)療機(jī)構(gòu),醫(yī)療器械制造商,3D打印企業(yè)(設(shè)備,材料等)通力協(xié)作,發(fā)揮各自所長。

就現(xiàn)階段我國3D打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用案例分析,我國多是醫(yī)療機(jī)構(gòu)主導(dǎo),根據(jù)病患需求提供個(gè)性化解決方案。我國現(xiàn)階段相對(duì)工業(yè)基礎(chǔ)薄弱,用于醫(yī)療領(lǐng)域的3D打印機(jī)、軟件以及專用材料的發(fā)展還不夠成熟,這些減緩了3D打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的全面發(fā)展。對(duì)此建議國家宏觀上最好頂層整體規(guī)劃,加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、行業(yè)協(xié)會(huì)建設(shè),推動(dòng)3D打印醫(yī)療領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展,加強(qiáng)與國外先進(jìn)技術(shù)的交流與學(xué)習(xí),加強(qiáng)國內(nèi)教育培訓(xùn),促進(jìn)社會(huì)化產(chǎn)業(yè)化推廣,降低3D打印在醫(yī)療領(lǐng)域治療效果及相關(guān)費(fèi)用,切實(shí)惠及患者。


本文作者:材料委天津院

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