郑雄飞
面向复杂组织器官制造的富体素设计及高精准制造技术
报告人:郑雄飞
所在单位:中国科学院沈阳自动化研究所
报告人简介:
郑雄飞，中科院特聘研究员，博士生导师；科技部重点研发计划项目首席；从2004年开始生物3D打印研究，聚焦器官制造与大科学仪器研发，形成了“工程基础扎实、多学科交叉融合”的特色优势，实现了高端生物3D打印设计制造科研平台的产品化（SIA Bioprinter-Pro），服务多家科研用户。入选辽宁省“兴辽英才计划”青年拔尖人才，全国研究型医院学会神经再生分会首届委员，中国生物材料学会生物制造分会委员。以通讯作者发表Biofabrication、Advanced Healthcare Materials封面、ACS AMI封面一区论文10余篇。先后主持国家自然科学基金面上课题、中科院器官制造先导A课题、科技部重点研发计划、中科院科研仪器开发等项目；初步构建了功能器官体素化设计与制造技术体系，在墨水开发、器官设计、器官打印等关键技术环节都对本领域发展做出了原创性学术贡献。①墨水开发：发明了降冰片烯光敏胶原（Norcol）创新生物墨水，初步实现了打印血管与毛细血管贯通的多级血管网；该Norcol墨水应用于负载神经干细胞的脊髓打印完成了长距离脊髓横断的大鼠救治。②器官设计：融合生理原理的含血管网实质组织的CAD/CAE/CAM自动化设计；③器官打印：建立载细胞超低浓度水凝胶（3%光敏明胶）的含可灌注血管承压层的多喷头高精度打印技术，实现了可与动物血管吻合灌注的组织制造，完成了3D打印厘米级肝脏的85%肝切大鼠动物救治。④临床转化：历时10余年开发了临床级3D打印植入器械制造装备及工艺，2019年完成国际首例3D可降解脊柱融合器临床实验，与空军军医大学及北京协和医院合作累计开展63例病人救治，已完成全部入组病人的3年以上随访，验证了可降解3D打印产品的安全性和有效性，并入选2022年工信部首届增材制造典型应用场景名单。⑤学术主张：针对器官制造原理不完备的学科特性，撰写综述倡议器官制造科学共同体在“Bioprinting for Science，Science for Bioprinting”的闭环螺旋新科研范式下，通过“边构建便理解，以构建促理解”技术路线，逐步逼近复杂器官制造这一重大目标。
报告摘要:
基于生物3D打印的复杂器官制造由于其跨学科特性和原理不完备现状，领域面临巨大科学及技术挑战。介绍本人初步构建的功能器官富体素设计及高精准制造技术体系，介绍在墨水开发、器官设计、器官打印、临床转化等关键环节的原创性学术贡献。①墨水开发：发明了降冰片烯光敏胶原（Norcol）创新生物墨水，初步实现了打印血管与毛细血管贯通的多级血管网；该Norcol墨水应用于负载神经干细胞的脊髓打印完成了长距离脊髓横断的大鼠救治。②器官设计：融合生理原理的含血管网实质组织的CAD/CAE/CAM自动设计；③器官打印：建立载细胞超低浓度水凝胶（3%光敏明胶）的含可灌注血管承压层的多喷头高精度打印技术，实现了可与动物血管吻合灌注的组织制造，完成了3D打印厘米级肝脏的85%肝切大鼠动物救治。④临床转化：历时10余年开发了临床级3D打印植入器械制造装备及工艺，2019年完成国际首例3D可降解脊柱融合器临床实验，与空军军医大学及北京协和医院合作累计开展63例病人救治，已完成全部入组病人的3年以上随访，验证了可降解3D打印产品的安全性和有效性，并入选2022年工信部首届增材制造典型应用场景名单。⑤学术主张：针对器官制造原理不完备的学科特性，撰写综述倡议器官制造科学共同体在“Bioprinting for Science，Science for Bioprinting”的闭环螺旋新科研范式下，通过“边构建便理解，以构建促理解”技术路线，逐步逼近复杂器官制造这一重大目标。
