バイオ3Dプリンティングが応用段階に突入：インテリジェント製造を支援するために業界への統合を加速

2016年11月25日、西安交通大学先端外科技術工学研究所は、独自に開発した3Dプリント生分解性磁性吻合リングを発表しました。 3Dプリント分解性磁気吻合リングの技術的特徴は、金型加工が不要で、コストが低く、生産速度が速いことです。主に臨床現場で使用され、磁気圧迫による胆管浚渫などの革新的な外科手術を実施します。 Antarctic Bearによると、生分解性吻合磁気リングに使用されている材料はナノルビー鉄ホウ素材料+ポリ乳酸（PLA）引抜線であり、使用されている3Dプリンターは市場で一般的なFDM 3Dプリンターです。

△（写真：南極クマノート）
Antarctic Bearによると、2016年12月にCCTVは、Blue Light Inno 3Dで印刷された血管が動物実験のためにアカゲザルに移植され、成功したと報じた。

△（写真：南極クマノート）
業界では、3D プリント技術は、21 世紀の個別化、精密、低侵襲、遠隔医療の発展を促進するための重要な技術的サポートであると考えています。わが国の生物学的3Dプリンティングは良好な発展傾向を示しており、医療モデル、パーソナライズされた医療インプラント、生体組織の修復、手術器具、薬物試験などの医療分野に最初に応用されています。将来的には、生体組織や臓器の製造に使用される可能性があります。

国家発展改革委員会が最近発表した「バイオ産業発展のための第13次5カ年計画」では、新しいインプラント製品への3Dプリント技術の応用を推進することを提案している。中国工業情報化部中国情報通信科学院設備産業研究所所長の左世全氏は経済日報のインタビューで、わが国の生物学的3Dプリントは良好な発展傾向を示していると述べた。最初は医療用模型、パーソナライズされた医療用インプラント、生体組織修復、手術器具、薬物試験などの医療分野に応用されており、将来的には生体組織や臓器の製造に使われる可能性がある。

「これは、3Dプリント技術が国家発展戦略の中で新たな高みに達し、積極的に開発する必要があるインテリジェント製造を実現するための重要なツールになったことを示しています。同時に、技術開発は実際の産業に統合されて初めて迅速に実行され、他の技術と組み合わせることでのみ開発の市場スペースが生まれます。」CCIDコンサルティングのアナリスト、馬睿文氏は経済日報の記者に語った。

バイオ産業の新たな勢い

3D プリンティングは、付加製造とも呼ばれます。従来の製造方法とは概念が異なり、オリジナルのブランクや金型を必要とせず、材料を追加することでコンピュータグラフィックデータに基づいて任意の形状のオブジェクトを直接生成できるため、製品の製造プロセスが簡素化され、製品開発サイクルが短縮され、効率が向上し、コストが削減されます。

わが国の3Dプリント産業の規模は2016年に100億人民元に近づいたと報告されています。 3Dプリント設備のコストが下がり、サポートサービスが向上するにつれて、3Dプリント市場の応用分野は拡大し続け、今後数年間、中国の3Dプリント市場の成長率は世界レベルを上回るでしょう。

3D プリント技術を新しいインプラント製品に応用することは、通常、生物学的 3D プリントと呼ばれます。医療分野での発展の見通しが良好であるため、3D プリント技術は、21 世紀の個別化、精密、低侵襲、遠隔医療の発展を促進するための重要な技術サポートとして業界から求められています。

△ 広州麦埔の3Dプリント硬膜「瑞摩」（写真：南極熊ノート）
「わが国の生物学的3Dプリンティングは、数多くの基礎理論と技術研究の成果を達成しており、そのいくつかは世界をリードするものである」と左世全氏は述べ、例えば清華大学は、自ら開発した細胞3Dプリンティング技術を使用して、世界初の体外3次元腫瘍モデルを構築したことを紹介した。広州麦普やアンジェララインなどの産業応用企業が台頭し、医療用添加剤製造製品の臨床応用が引き続き増加しました。広州麦埔が付加製造技術を用いて開発した硬膜製品「瑞莫」は、米国FDAと国家食品医薬品局の承認を受けており、英国ケンブリッジ大学付属病院や我が国の301病院、連合病院などで数万回臨床使用されている。

△アンジェララインが製造する目に見えない矯正器具は3Dプリント技術を採用している（写真：アンタークティック・ベア・ノート）
馬睿文氏は、バイオ産業は先進的かつグリーンな産業の代表として、3Dプリント技術は合理的な発展方向を選択し、高度で精密かつ最先端の分野で突破口を開き、バイオ産業の発展を助ける新たな原動力となるべきだと考えている。同時に、3Dプリント技術は、市場や需要に近い産業チェーンの下流に向けられるべきであり、これは需要志向に基づく現在の供給側構造改革の指導原則も反映しています。

大規模アプリケーションを突破する必要がある

2016年6月、北京大学第三病院は、整形外科脊索腫患者の5分節脊椎腫瘍の摘出に成功し、世界初の3Dプリント多分節胸椎・腰椎インプラントを使用して19センチメートルの脊椎再建手術を完了し、中国の3Dプリント技術による人工脊椎時代の正式な幕開けとなった。

△人間の脊椎構造の模式図と世界初の3Dプリント多節胸腰椎インプラント（写真：Antarctic Bear Note）
馬睿文氏によると、医療分野では、3Dプリント技術は整形外科、脳神経外科、形成外科、高級医療機器部品などの分野で広く使用されているが、組織工学への応用では依然として多くの技術的困難に直面している。材料、細胞、成長因子の精密配合技術や、組織や臓器の 3D プリントにおけるバイオ製造プラットフォーム技術など。

「生物3Dプリント技術の医療分野における革新的な応用は発展の見通しが良いが、現在のコストはまだ比較的高く、速度、精度、製品の耐久性を継続的に向上させる必要がある。大規模な応用には、さらなる技術革新と成熟も必要だ」と左世全氏は述べた。わが国の生物3Dプリント技術は全体としてまだ臨床試験段階にあり、革新能力をさらに向上させる必要がある。医療臨床応用はまだ少なく、製品登録や市場参入などの政策や規制をできるだけ早く確立し、改善する必要がある。

馬睿文氏は、現在、外科用インプラントにおける3Dプリント技術の応用は、依然として修復、整形手術、補修、充填にとどまっており、骨プリントには元の臓器を置き換える機能はないと述べた。印刷材料の制限により、3D技術の発展は制限されており、印刷材料の生体適合性をどのように解決するかは、特に生物学分野において、新製品への3D印刷技術の応用における重要な問題となっています。

左世全氏は、天然医療材料、人工合成ポリマー材料、生体活性セラミック材料、医療用金属材料など、医療用添加剤製造用のいくつかの特殊材料でもブレークスルーが必要であると示唆した。同時に、当社は、独自の知的財産権を有するバイオニック組織修復スキャフォールド添加剤製造装置、医療パーソナライズ添加剤製造装置、細胞活性物質添加剤製造装置の開発に注力します。

「中国におけるスマート製造」を支援

3Dプリント技術は、インテリジェント製造、資源効率、製品の人間化を含むインダストリー4.0のコンセプトと一致しており、国内外で開発の焦点となっています。「この製造技術革命は、情報技術、先進材料技術、デジタル製造技術の緊密な統合を体現している。これは先進製造の重要な構成要素であり、わが国の製造業の向上と発展に向けた重要な方向性である」と左世全氏は述べた。

3D プリント技術を家電、航空、自動車製造、バイオメディカル、パーソナライズされた消費者向け製品の分野で商業的に応用することで、製造業の生産効率と精度が大幅に向上し、材料とエネルギーの節約にも優れた成果が得られます。馬睿文氏は、3Dプリント技術はソフト製造とパーソナライズカスタマイズの2つの利点を十分に備えた特殊な技術であり、中国の製造業の生産性革命と生産ツールの革新を代表していると述べた。「中国製造2025」の「スマート生産」「スマート工場」「スマート物流」の3つの中核テーマを実現するための重要な技術として、大規模生産と手作業生産の特徴を組み合わせ、高効率で低コストの生産方法を実現し、スマート製造の将来の方向を代表している。

私の国の 3D プリント産業は、導入後期から成長初期への移行段階にあります。多くの科学研究機関が初期段階から3Dプリント技術を追跡しており、一部の技術は世界最先端のレベルに達しています。そのうち、レーザー直接金属加工技術は、特殊部品の機械的性能要件を基本的に満たしており、航空宇宙および航空機器の製造において優先的に採用されるでしょう。また、生物細胞3Dプリント技術は、すでに3次元の模擬生物組織を生産することができ、生物学および医学分野における我が国の最先端の科学研究に重要な技術サポートを提供することができます。

馬睿文氏は、現在、わが国で成熟して応用できる3Dプリント材料の種類は限られており、3Dプリント特殊材料、複合材料、高性能材料のプロセス研究開発能力を強化することが急務であると述べた。特定の加工材料や特定の製品要件に対する3Dプリント設備の生産効率、製造精度、製品加工能力はまだ不十分であり、コア競争力の向上に注力する必要があります。さらに、特殊印刷材料、高精度印刷材料、高精度印刷機器などの産業チェーンリンクにおいて、国内企業と海外の先進レベルの間には依然として一定のギャップがあります。

「応用場面における製品要件の特殊性により、3Dプリント技術は実際のニーズに合わせて材料と加工技術を一致させる必要がある。そのため、大手企業のビジネスモデルは主に『ワンストップ』戦略を採用しており、つまり、ビジネスは産業チェーンのすべてのリンクをカバーしており、産業分業はまだ形成されていない。これらの問題は早急に解決する必要がある」と馬睿文氏は述べた。

出典：経済日報

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