危岩:3D打印可以打印出真正有市场价值的东西

发表于 2016-10-22 18:24:55 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 打印 上一主题 下一主题 0 9052

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来自清华大学的危岩教授出席开幕式并做了题为《3D打印的未来:材料和产品的多功能化和智能化—生物医学和药学应用》的报告。



  10月22日,第一届安徽省阜阳(太和)现代医药产业发展高端论坛暨第三届“千人计划”专家研讨会在合肥举行。本次论坛会期3天(10月21日—23日),由阜阳市发改委、阜阳市经信委及太和县人民政府共同主办。来自清华大学的危岩教授出席开幕式并做了题为《3D打印的未来:材料和产品的多功能化和智能化—生物医学和药学应用》的报告。

  危岩教授表示,3D打印的历史很长,最早的文章一九四几年就出现了。在医学领域,脊椎、关节、口腔,动手术之前都可以建膜。不过3D打印也存在矛盾点,因为大规模生产才能降低成本,才能赚到市场利润。所以,从材料着手才能得到多功能化、智能化的产品,这样才能进入家庭。企业得到利润的同时,更能打印出真正有用的、有市场价值的东西。

  精准医疗目前是热门领域,3D打印在肿瘤治疗方面也取得了不错的实验效果。危岩教授还为大家介绍了3D打印运用于医疗的实例,如自愈性水凝胶应用于伤口修复等。危岩教授同时希望,更多的学者和企业可以参与到3D打印的研发和推广当中来,也希望业界能够出现更多的多功能,有智能的产品。

  以下为报告实录:

  非常荣幸能跟大家介绍一下我们的工作,我们卢院士从深度到广度讲的非常非常全面,我就讲我们一点点东西,希望能为我们国家的3D打印、生物医学做一些贡献,希望卢先生把我们也拉进去。我是清华大学化学系的,我在美国待了30年,在清华好多年,我们现在去了7年。昨天晚上我把题目改了一下,叫:《3D打印的未来:材料和产品的多功能化和智能化—生物医学和药学应用》,我加了一些3D打印和智能材料生物医学药物的应用,我自己也是搞打印的,我是北京(电商学院)的荣誉院长。十几年前,中国科技大学聘我做他们的客座教授,当然感谢我们阜阳太和政府以及劳博士的邀请,昨天我跟杨书记讲了一下,昨天是长征胜利80周年纪念日,所以昨天晚上我特意加了一个幻灯片,昨天主席在那儿说80年长征,放在我这里,我是30年“长征”,从北大毕业之后,到美国30年,最后响应国家号召,为我们中国人服务,最后回到了清华。

 我是学化学的,所以我总是要放这个照片来吹吹牛,2015年是化学家的天下(PPT)。

  我们清华的化学系希望大家去参观一下,清华是高院中最高的,有八个化学系,所以我也为我们清华化学系自豪。今天我要讲什么呢?

  第一,3-D和超3-D打印展望及其在生物工程方面的应用;第二,我们有个新的材料和(××性)的水凝胶也可以3D打印,也可以用于药物释放,和其他生物工程方面的应用;第三,最后精准医学。

  我可以稍微介绍一下,我们组非常大,一年发表大约70篇文章左右,希望产业界跟我们合作,现在我们发文章发烦了,没意思了,我们产业还没上去。3D打印,我2013年在清华大学讲课,做一个简单的介绍性报告,3D打印历史上很长,实际上以前在美国底特律,我做底特律公司的顾问,当时做概念汽车的时候,用泥土、黏土把它抹起来去制造,非常麻烦,现在用3D打印打出来,从那个时候开始,实际上是非常老的技术,其实最早的文章是一九四几年就有了。为什么这么热门呢?原因就是计算机技术,以前30年代、40年代没有计算机,所以要做一个真正的3D打印非常难,现在有了计算机就方便多了。奥巴马讲了之后,我们国家拨了很多钱,奥巴马给了多少钱,我们给他双倍,去年奥巴马给一个脑科学2个亿,我们国家投了3-4个亿,跟的特别紧。去年1月份,奥巴马说要投2.5亿美元,我们科技部马上就说我们要投600亿元。我问学生们我们中国的科学政策是谁定的?学生们都异口同声地说奥巴马,奥巴马牵头,这是一个笑话。3D打印我就不详细讲了,卢先生讲的太精彩了,我是做高分子化学的,中间那个图有单体在里面,一层一层打,完了以后你要打陶瓷、打塑料都可以,有9种不同的方法。以前都是一个一个点打了,现在是线,如果用面打的话,那速度快得不得了。

  我们劳博士,去年做的非常有意思的东西,老太太都能用。(PPT)

  这是我们广州的(飞盛)公司,小孩子到公司拿个笔画个鸭子、画个什么画都可以打出来。这是汽车打的几十个零件开到街头,中国人也说美国人打了好多房子,打了四层楼,世界第一最高的楼,非常吸眼球。生物打印你把它一层层打出来,细胞生长、融合之后就变成血管,甚至还有器官修复,哪个器官坏了给他补上去,现在都是梦想,全世界没有一个人血管能打出来,现在也是一个挑战,我现在就挑战我的学生,谁能够打出第一根真正的血管来,你就是对世界的贡献。有一些吸眼球,但是是真的,不是梦想的,比如说打一个肝脏,这是我们(康州大学)我们一个朋友开的公司,就是把头盖骨,这是真正的病人75%的头盖骨损失之后,我们把实体模型装到病人身上,是非常成功的一个。我们是怎么做的呢?还是老办法,我们拿到医院里去建模,建模之后可以打出来1:1的模型,在医疗中有很多的应用。这也是一个很成功的,面部修复,对颜面部分可以用3D打印的方法给修复。这个是3D打印的龙骨修复,把整套方法我们申请了好些专利。

  另外一个导向,在医学里面。做手术之前可以,脊椎、关节、口腔,动手术之前可以建膜。现在大家问3D打印每个地方都在搞,甚至每个村都在搞,到底是真的还是假的,是真科学还是跟风,有没有可能走光伏产业的老路,我们就在“千人计划”发起了一个协同创新小组,总共“千人计划”已经快六七千人了,一个是PM2.5的研究,已经做事的非常好了,这个是我们中国的一件大事,还有一个3D打印能不能深入讨论一下。我们科技有没有制高点?不是盲目跟风,我们有什么新的科学的东西,能比德国人强、比日本人强、比美国人强呢?这是第一点,科技上。第二个,3D打印本来就是一个矛盾的事情,因为大规模生产你才能把价钱降下来,才能赚到市场利润。现在个性化制造,成本肯定高,成本高带来第三个问题,企业是要赚钱的,不像我们教授拿国家发改委、科技部的钱,企业不赚钱是要关闭的。当然你不能老是拿发改委的钱,国家不能老输血,最终要赚利润。现在我们知道主要来源,现在用于做模具、艺术品,私人定制。我的观点,未来最后是材料,从材料着手才能得到多功能化、智能化的产品,这样才能进入家庭。怎么赚钱呢?企业讨论了几次,市场有利润,赚谁的钱呢?我们非常的正能量,为了强大的国防还有一个是病人,还有一个是学校的教育,北京很多课堂上都有3D打印机了,小学生都会用,这是一个非常重要的事情,还有一个是赚女孩子的钱,3D打印面膜。这只是个开始,人的欲望是无穷无尽的,3D打印正因为他个性化,我们可以创造出无穷无尽的智能产品,3D打印就是一个玩具,非常好玩完,玩几天就不想玩了,没有创新性。当年的二维打印卖得很贵,快4000美金一个激光打印机,现在便宜的不得了,你买一个计算机可以送你一个打印机。他要赚你什么钱呢?墨盒的钱,墨打印。然后从材料着手,第一你可以得到利润,第二能打印出真正有用的、有市场价值的东西。

  我们概念是怎么扩充的?计算机打印是二维,计算机打印就是二维,三维打印就得到一个三维空间物体。那么四维打印,打印出来这个东西,比如高分子打印的东西出来了,冷却的时候它随时间收缩,四维把时间加进去,我们把它扩充到五维,三维物体加时间,再加物,我可以加工、可以冷却,这就多了一维,再加一个光度会变成六维,再加时间、温度、光、电、磁、生物化学刺激,比如说我们化学刺激,我们有一篇文章是说这个的,就是说打出一个球来了,你给它吹一口气,它变胖了,那个球会吸收二氧化碳,你给它喷一点氧气它就变小了,这就又多了一点,就是化学刺激。这样一来我们的概念是多维的,今天我不会讲很多,给几例子就好了。

  第一个例子,就是当年美国所谓的4维打印,打的防弹衣,中间那部分材料放久了以后随着时间会收缩,有些地方变胖了,有些地方变瘦,随时间变化。我们这里也有很多,比如说液晶弹性体,有个热响应,一加热跟冷却,它的形状变了,可以做人工肌肉。然后造光,打一个物件出来,你造个光它就会卷起来,我们现在已经打印的像一个小甲壳虫一样的,造个光它就会往前爬了,这个就是说智能的东西进来了,光热刺激。如果大家愿意看的话,我们发表了一大堆文章,大家有兴趣可以去读一下。

  这是我的一个学生2011年发表的,水凝胶大家都知道,就是我们吃的果冻、阿胶,一般的水凝胶不是自愈性的,我们这个是自愈性的,用(壳聚糖)混起来,60秒就变成一个胶了,这个胶非常有意思,把两块胶一个给颜色,一个不给颜色,撕碎以后柯有可以自愈,原理就是化学原理,这个胶的毒性也很小,为什么要撕得碎碎的?你可以把它挤到体内,半小时以后会变成一个整胶,这样一来我们就可以做很多东西。3D打印细胞也很简单,通过针尖把癌细胞打出来,通过针尖,细胞是30个微米,一般通过针尖细胞都挤破了,但是实际上没有,绿色的是活细胞,红色的是死细胞,通过打印之后,活着的细胞还有60%,这样一来我们就可以做很多东西,像正常的癌细胞、正常的细胞,最后我们甚至干细胞。这是我跟台湾大学的一个博士生合作,这个细胞长得非常好,在我们的胶里面长得非常好,在别的地方长不了,我们做了一些实验,胶的优势,对神经修复非常感兴趣。

  这个胶也是3D打印,极为简单,可以做各种形状,这只是一个针头的,我们可以好多针头同时打,还有固定的细胞、生产因子、荷尔蒙,要什么有什么,我们都可以打。针对临床应用,这个胶我们在兔子身上做了过敏实验,我们发现这个胶不致敏。这是我最喜欢的一个临床例子,这是解放军军事医科院做的,这是一个病人,85岁的老先生,髋骨摔断了,住了8个月,背上长了一个大褥疮,用现代的方法没办法修复。当时用我们胶试一下,就跟方式林盒子一样的,我们给人做之前做了大量的动物实验。那个老先生的褥疮是6厘米直径,2厘米深,延着骨头都可以看得见。用别的方法都没有办法,我们当时建议他们也同意了,也通过道德委员会的讨论,我们就说把这个胶放上去,用双氧水洗完了之后,把胶放上去,然后贴上纱布封起来,一个礼拜换两次药,每次换的时候都可以看到肉芽长出来了,我们一直跟踪,最后几乎不到一厘米了,整个伤口愈合,最后愈合是9月3日,皮肤长得非常好,没有分层的现象。我们现在又做了好多,同样的胶我们还做了溃疡性肠炎、心梗、脑梗、整形美容、软骨关节、药物载体和精准医疗这些事情。

  精准医疗大家都知道又热起来了,因为我们是做高分子合成,做合成的纳米颗粒我们是拿手好戏。在纳米颗粒上你要吊什么东西上去,我们这些化学家都可以给你装上去,你要什么功能我们都可以给你装上去,原理很简单,我们可以把各种药物吊在一个纳米颗粒上,纳米颗粒会吸收无穷多的东西,吸收完了以后有靶项的蛋白,我们可以直接定向,可以进行血液凝固降解。我们做了很多东西,这个就是我们做的肿瘤,你们可以看到,我们用我们纳米颗粒做的,这第一个是我们最好的结果,我们又有功能,又有导向,肿瘤完全消失了,其他的对比实验没有消失。大家如果有兴趣可以读一下我们发表的文章。

  水凝胶,我们现在开了几家公司,唯一水凝胶工作还没落地,现在到处到深圳、宁波转一圈,现在谁给我们钱最多我们就在哪里落地,哪里环境好我们就在哪落地,很快就准备要真正产业化了。这是我们厦门公司,这个是做生物质,就是秸秆、稻秆,所以说阜阳是一个农业大区,我们就把秸秆、稻杆做成燃烧(酒精),这也是我的核心技术,也做了20年了。

  最后总结一下,第一件事情就是3D打印,我跟着卢先生的脚步走,提出还是要做多维多功能,有智能的产品,第二个有是推销我们的水凝较,非常的简单,希望和医生、医院合作,非常的简单。我们现在正在紧锣密鼓的做这个事情,这是我们团队,我们非常大的团队,我什么都没做,我的老师2011年拿过诺贝尔奖金的,我们这些合作者跟学生是非常优秀,做出很多事情。最后谢谢大家,有时候随时到清华来指导,谢谢大家。
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