被央视点赞、破解精度与速度悖论，普利生用微纳3D打印点亮医疗新思路

2024-01-17 01:01

近日，CCTV13新闻频道介绍了我国利用微纳3D打印技术制备器官芯片的医疗前沿进展。据视频介绍，上海交通大学王晓林团队，构建了层级血管化器官芯片模型，并且基于这一模型，进一步研究了磁控微纳机器人的多级递送策略，为今后体内靶向药物的精准高效递送提供了新的研究方案，相关成果发表在微流控权威期刊上。

央视报道截图

其中，提供核心微纳3D打印技术的公司，正是在业内笃行近20年的3D打印数字化应用解决方案提供商——上海普利生机电科技有限公司（以下简称“普利生”）。

普利生总经理侯锋在接受央视采访时表示：“3D打印在国际上现在越来越朝向更加尖端、更加精细的方向发展。比如讲光刻机，现在在做7纳米、14纳米精度的集成电路，本质也是一种在机器上面的微细加工。普通的3D打印一直存在一个打印速度和打印精度上的悖论。我们用了亚像素微扫描，我们把这个光点缩小，缩小了以后再对这个像素内部进行扫描。这个时候我们发现，几乎不需要再增加时间的情况下，我们就可以成倍提高打印精度。我们现在的打印速度已经可以是双光子打印的上万倍，是普通的面阵曝光的3D打印的大概上百倍，这样的一个效率。”

普利生总经理侯锋接受央视采访

用亚像素扫描技术（SMS）破解3D打印的精度与速度悖论

“3D打印解决的是个性化问题，而个性化的本质是人。没有人其实也就无所谓个性化。”

普利生总经理侯锋告诉动脉网，体现在医疗上，每个个体由于生物学差异，对药械的敏感程度不尽相同。目前的解决方案普遍是寻求有效与安全范围内的最大公约数。随着医疗水平的提高与科技技术的进步，因人而异的个性化精准医疗正在逐步实现。3D打印作为个性化制造利器，也将为医疗领域带来前所未有之变革。

现阶段3D打印在医疗方面主要是齿科、骨科等宏观层面的应用。随着医疗器械和手术方式的微创化，微纳3D打印凭借超高精密的制作工艺，可以解决传统技术难以处理的精密小型产品和复杂器件的加工、制造问题，将在微观领域的应用为创新医疗器械厚植沃土。

当制造工艺与医疗应用场景解决后，又一难题接踵而至——普通3D打印一直存在的打印速度和打印精度上的悖论，即精度越高，速度越慢。其原因在于，3D打印是一个三维空间中的东西，是一个三次方关系，每提高一倍精度就要用8倍时间填补。所以，打印速度和打印精度不可兼得的“魔咒”，是戴在每个3D打印企业头上的紧箍咒。

是问题就会有答案，是困难就会有办法。普利生历时数年研究与数十万次尝试，终于找到破解3D打印批量生产的利刃——亚像素微扫描技术（SMS）。

早在2013年，普利生便点亮了“亚像素扫描技术（SMS）”这棵科技树，并拥有完全的自主知识产权。其原理是将微透镜阵列技术、压电陶瓷微振动扫描技术、亚像素电控技术等技术组合，得到亚像素光斑（光斑最小可达500nm）并实现光斑位置控制和光斑亮灭控制。

其优势在于，亚像素微扫描技术（SMS）无需拼接，完全避免了拼接误差，能在不增加或少量增加打印时间的情况下，将打印精度提升至2μm。其打印精度是双光子打印的上万倍、是普通的面阵曝光的3D打印的上百倍。并且其打印效率也提高了百倍，让3D打印迈入工业化生产在技术上成为可能。

齿科巨头主动迎战医疗器械，用微纳3D打印提供灵活的解决方案

3D打印技术在医疗领域中最先且最成熟的应用是齿科。和大多数在医疗领域的3D打印企业发展路径相似，普利生此前也一直深耕齿科业务，并凭借其在正畸领域的标杆解决方案和齿科数字化技术的完整应用闭环，独树一帜。

普利生结合自身在3D打印方面的优势，以3D打印设备为核心，推出了隐形正畸牙套全套解决方案，涵盖隐形正畸中从3D打印和正畸用膜片材料到自动化压膜、切割的全产业链方案，打造隐形正畸全套加工制造流程体系。凭借该套方案，普利生在国内的市场占有率遥遥领先。

同时，普利生还推出了义齿厂制造数字化体系，将增材制造与智能制造深度融合，帮助企业客户实现数字化转型、降本增效的发展目标。

随着国内微创外科器械自主创新研发能力的提升及微创精准诊疗理念的深入，医疗器械的发展呈现出集成化、微型化的方向发展。传统的制造方式已难以承接越发精密的医疗器械生产。并且，很多医疗器械解剖结构的几何构造极其复杂，传统的机械加工能够产出的几何构造极为有限。

普利生凭借微纳3D打印，为个性化治疗、精准医疗带来了灵活的解决方案。其解决了任何传统技术都很难处理的精密小型产品和复杂器件的加工、制造问题。

除本次央视报道的器官芯片外，普利生在医疗领域多线并举，深度布局了陶瓷桨叶、空心微针、青光眼引流器、精密齿轮、内窥镜端头、微流控芯片、微球制造、细胞支架、毛细管等数十款医疗器械。

普利生的陶瓷桨叶，拥有超高的全表面光滑度，公差小于5微米，具有高耐磨性与良好的生物相容性

普利生的空心微针，针孔直径仅有20μm - 80μm，微针长度300μm-1200μm，具有生物相容性好、穿刺效果好、无痛给药的优势

普利生的引流钉，内孔直径仅60μm - 80μm，整体高度0.3mm–0.4mm，具有生物相容性好、表面光滑等特点

除了应用场景上，普利生在个性化制造、制造效率、制造成本、精密复杂器件加工等方面，也拥有无可比拟的优势。

“虽然亚像素微扫描技术（SMS）的打印成本比传统3D打印技术更高，但综合效率来看，其成本相对却是更低的。”侯锋解释道，生产效率低就意味着产品成本高。普利生现在可以达到普通面阵曝光100倍的效果，传统3D打印技术以往一个月只能生产十来个的产品，普利生却能一次性成百个地制造，且能提供千亿级市场需求的批量化生产，满足所有患者的特殊治疗需求。比如上述提到的用于青光眼治疗的眼钉，其结构复杂、形状特殊、直径仅有0.3毫米。传统工艺制造难度和制造成本都极高，而普利生一次性可以精密生产几百个，且把成本压缩到极致。

同时侯锋强调道，普利生不是3D打印设备制造者，而是先进制造方案的提供者。普利生关注互联网技术在3D打印设备中的渗透，公司已实现对设备的数字孪生、IoT改造等，并将持续进行数字化升级。

随着硬件的精密升级与软件系统的智能迭代，普利生将携手更多医疗器械厂商，以微纳3D打印技术为舰母，承载更多个性化医疗需求的创新解决方案。

通过“有限个性化”

避免“什么都能打”的技术陷阱

什么是好的3D打印？

时至今日，仍有不少观点认为“什么都能打”就是好的3D打印。然而“什么都能打”，看似是完美的答案，实质却是导致3D打印企业搁浅的暗礁。

“其实3D打印从诞生至今也就二三十年的历史，如果类比成人，也就是处于成长爬坡的‘儿童’阶段。让一个尚在完善阶段的技术包揽所有的产品，就好比说有个药吃了能包治百病一样。”侯锋认为，“什么都能打”其实是技术陷阱，对于个性化过度追求，必然会严重阻碍批量化商业应用。

基于该观点，普利生提出了“有限个性化”，即集中所有技术、资源、力量，单点爆破，从用户痛点与需求出发，逆向思维来开发产品、设备。以极致的技术、性价比与服务，为客户提供效率最高、产品最好、体验最好、成本最低3D打印解决方案。简言之，就是专门为具体客户、特定行业开发专属3D打印机。

侯锋举例道，当接到用户需求时，普利生会先研究3D打印应用需求的真伪，再通过3D打印研究相关产品的适应性材料，然后再倒过来研究生产该材料的设备或优化原有设备，为客户提供自动化、连续化生产的方案。

而普利生产品也因“成型速度快、打印精度高、综合成本低”等显著优势，备受市场青睐。其为国内齿科正畸市场龙头企业度身定制、运维3D打印基地，实现生产速度提高5倍、生产成本降低60%极限商业目标，是业内首创、真正工业4.0的24小时无人值守3D打印智能工厂。

外销激增150%、畅销50多国，立志成为世界3D 打印商业应用的第一

目前，普利生拥有多款应用于多个领域的3D打印设备，以及多款联合世界化工业巨头德国巴斯夫（BASF）共同研发的定制树脂材料，公司整合研发、销售和服务，产品行销世界50多个国家和地区。2023年外销增长率更是高达150%。

“用微纳3D打印让传统行业与众不同”是普利生创立的初心，也是普利生一以贯之的最高行动纲领。同时，普利生也始终致力于用工业化的手段解决个性化的问题，立志成为“世界 3D 打印商业用的第一”。

“我们只做我们擅长的事情，就是 3D 打印的产业化。”侯锋表示，3D打印市场是一个碎片化极其严重的市场，普利生一直在探寻真正适合的应用，然后服务好这些应用，把这些应用变成一个个批量生产的现金奶牛，“随着这个医疗器械微纳成立打印的这个研究深化，我觉得这条路会越来越顺。”

作为国内3D打印的急先锋，普利生从未停止探索的脚步。公司曾先后获得数十项核心技术专利，近五年更是先后主持完成了“国家重点研发计划——微纳结构增材制造工艺与装备”课题、“齿科3D打印智能服务项目”等国内重大研究课题项目，成功入选“上海市专精特新企业”“上海市小巨人工程培育项目”名录，成为国内为数不多的将技术创新和产业化落地紧密结合的3D打印公司。

在采访最后，侯锋颇为感慨：“在中国搞创新、搞研发，是件很幸福的事。因为中国拥有广阔的应用市场，为我们提供了丰富的机会，让我们能够不断在市场中寻找和迭代产品的机会。没有任何一个国家拥有如此多的应用场景。因此，我们也希望在医疗器械领域能与更多成熟的械企展开合作、学习，共同提升我们医疗器械水平，造福更多患者。”