个性化组织3D打印团队画像

一、“揭榜挂帅”攻关任务

1.攻关任务名称

个性化组织3D打印与智能假肢

2.攻关任务背景和意义

临床治疗及新药研发对人体组织需求巨大，但供体短缺问题突出，亟需通过工程化手段制造个性化、仿生化的替代组织。3D打印技术凭借其多材料精准成型能力，为构建复杂三维生物结构提供了医工交叉的新途径。

当前需重点突破三大瓶颈：①基于人体CT数据与微观组织特征的智能化仿生设计技术；②生物材料/细胞的多功能协同制造工艺，实现类人体结构打印并与宿主组织融合再生；③建立覆盖“设计-制造-应用-监管”的全链条体系。现有技术受限于结构功能协同设计不足、多材料制造工艺滞后、临床转化路径缺失及评价标准空白，同时缺乏医工复合型人才支撑产业化。

为此，团队以“组织设计-装备研发-医学验证”为技术路线，整合生物材料、智能装备与医学临床资源，构建从仿生建模到临床治疗的全流程3D打印组织工程体系，推动精准医疗与再生医学发展。

3.技术方案

（1）PEEK植入物设计增材制造技术：开展功能仿生骨植入物的定制化设计与专用软件开发，研发面向控性成型的熔融沉积与激光烧结3D打印设备及工艺，完成装备测试与工程化验证。开发医用PEEK材料的生物学改性技术及增材制造专用复合材料，研究力学仿生结构、骨-软组织结合界面及梯度功能设计，推进胸外科、骨科等领域的动物实验与临床应用。

（2）软组织支架设计与增材制造技术：建立个性化支架宏-微观仿生设计方法，研究微结构参数对力学性能的影响规律。搭建多喷头生物3D打印平台，优化纤维支架与细胞-水凝胶的打印工艺，实现乳腺支架多尺度结构一体化制造及细胞精准组装。开展动物实验分析支架降解与组织再生的力学演变，评估血管生成与纤维化进程，并针对乳腺癌患者进行可降解支架临床实验及术后跟踪。

（3）细胞3D打印技术与装备研制：开发多针头铺放系统与无菌控制模块，研究加工参数对细胞活性的影响；建立水凝胶变功率固化工艺及多层流道成型精度控制方法。探究细胞/水凝胶复合固化的流动融合特性与活性维持机制，优化光固化参数对结构力学性能的影响，发展多层共生皮肤组织的集成制造工艺，验证再生组织的形态学、力学功能及药物响应机制。

二、团队概况

个性化组织3D打印团队由国家级领军人才李涤尘教授、贺健康教授作为学术带头人，现有教授6人，副教授3人，助理教授及医工交叉博士后4人。团队是国内最早开展人体组织3D打印研究的单位之一，实现了3D打印个性化下颌骨、可降解乳腺支架、PEEK胸肋骨等的国际首例临床试验，引领了生物增材制造研究与应用的发展方向。获得国家技术发明二等奖、首届中国好设计金奖、教育部自然科学一等奖及多项省部级奖励。获得我国首张3D打印金属植入物和聚醚醚酮植入物的第III类医疗器械注册证，成果被央视多次专题报道。团队主持和参与制定多项医疗器械领域标准，推动我国生物增材制造行业的产业转化和规范化发展。

三、近三年（平台成立起）攻关领域科研情况

近三年承担攻关领域横纵向项目39项，其中省部级项目10项，国家级项目11项，发表论文68篇，获攻关领域省部级以上重大奖励4项。成果获专利61项，其中申请专利52项，授权专利9项。主办及参与学术活动22场次，邀请企业及行业专家来校授课及讲座5场次。

四、团队人才培养情况

2023至2025年，共招收本科生433人，硕士生56人，博士生14人。其中4人获得国家级竞赛获奖，2人获得个人荣誉。开设攻关领域必修及选修课共计8门，与企业联合开展实习实训课程6门。获得1项省部级教改奖励。

五、合作开展情况

1.合作企业、医院共13家。

2.为企业组织培训

六、转化成果转化成果

1.已转化成果社会经济效益

个性化3D打印聚醚醚酮骨替代物：团队在2017年实现了世界首例3D打印肋骨替代物的临床应用，截止目前已开展临床应用100余例，完成了全世界最大的胸壁肿瘤缺损替代物的临床应用，相关成果被胸壁外科肿瘤的中国专家共识和国际专家共识引用，并指出“3D打印植入物是胸壁肿瘤切除的理想替代”。相关产品与企业合作转化为产品，在2023-2025年期间取得国家药监局第III类医疗器械注册证4件，进入国家药监局创新医疗器械绿色通道，是陕西省2024年唯一进入绿色通道的医疗器械产品，预估远期为企业带来直接经济效益1亿元，助力陕西省成为我国3D打印医疗器械的高地。

3D打印可降解软组织植入物：团队与第四军医大学西京医院甲乳外科合作开展了个性化可降解柔性乳腺植入物的临床应用，在美国临床试验官网登记注册（ClinicalTrials.gov，注册号： NCT03348293），目前已完成临床应用33例。

在胸外科领域中，与第四军医大学唐都医院胸腔外科、西京医院心血管外科以及郑州大学第一附属医院合作，完成国内首例3D打印可降解气管外支架的临床试验，有效解决20例患者的气道狭窄问题，同时，对气管食管瘘修复、阴道重建及肾袋网兜的可降解填充物应用，提升了患者生活质量，降低了医疗资源消耗，为复杂组织修复开辟了新路径。临床应用案例被CCTV7、 CCTV10、新华社、人民日报、科技日报、陕西人保等多家媒体多次专题报道，产生了良好的社会影响。

个性化矫形鞋垫：目前已经实现矫形鞋垫的个性化设计方法以及产品的临床验证，验证单位包括西安市红会医院、山东省马爱云康复医院和土耳其卡蒂普埃莱比大学等近100例临床应用。专利权当前已经转移给北京众蚁科技有限公司，与公司合作开展产品研发与注册申报工作。

2.获批医疗器械证

获批国家药监局第III类医疗器械注册证4项：团队在增材制造骨替代物领域的研究成果转化到企业，与西安康拓医疗技术股份有限公司、维度（西安）生物医疗科技有限公司、陕西瑞一医疗科技有限公司等通过专利权转让、技术合作等方式，转化的“匹配式胸腰椎人工椎体”、“羟基磷灰石涂层多孔钛合金椎间融合器”“聚醚醚酮颅骨修补假体”等产品取得同类型产品的国内首张注册证，引领了3D打印医疗器械行业的发展。

3.标准体系制定

团队围绕增材制造医疗器械的原材料、设计、装备和产品等方面主持/参与制定了多项行业和团体标准，包括牵头制定行业标准1项、团体标准1项，参与制定医疗器械领域的国家和行业标准十余项。

七、创新创业

1.核心技术支撑企业发展

2.孵化企业

八、潜在可转化技术

（1）聚醚酮酮（PEKK）的3D打印技术及医学应用

王玲教授牵头联合KJ军医大学附属西京医院开展聚醚酮酮（PEKK）个性化人工植入物的优化设计、FFF 3D打印工艺优化和临床试验研究，目前已经开展了长达6个月的动物在体实验研究，研究获得杭州乐信新材料有限公司的资助。在该方向还参与了四川大学牵头的2025年科技部的揭榜挂帅重点研发课题的申请，目前正在申报当中，该课题的主旨是帮助国产材料进入国家医疗级别备案，推动国产PEKK材料在生物医疗领域的应用。

（2）皮肤原位3D打印技术

自2018年起系统性开展技术攻关，目前已实现从原理验证到动物实验的阶段性突破。在技术层面，成功开发出“高精度皮肤组织3D原位打印系统”原理样机，集成三维光学扫描、多生物墨水打印等核心技术，实现了创面200μm精度的快速建模与修复。通过实验验证，该系统可稳定打印微丝直径200-500μm的皮肤组织，打印10天后细胞存活率达85%以上，并成功修复≥20mm×20mm的皮肤缺损。未来，该技术有望应用于烧伤、急救等领域，兼具重大社会价值与产业化潜力。

（3）多孔钽植入物

研究任务源自于宁夏回族自治区重点研发计划重大项目“基于增材制造和化学气相沉积的生物医疗用钽材料的技术研究与验证”，自2020年开展研究工作，目前已经建立了多孔钽植入物轻量化梯度结构设计方法与3D打印多孔钽制造工艺，实现了25%结构减重与成本降低，完成了数十例新西兰大白兔植入实验，当前已经与宁夏东方智造科技有限公司开展转化工作，进入医疗器械注册申报准备阶段。