根据3D科学谷的市场观察，生物材料平台公司 Dimension Inx近日宣布，他们已经完成了 1200 万美元的 A 轮融资。 该轮融资由 Prime Movers Lab (PML) 牵头，回归投资者 KdT Ventures 和 Revolution’s Rise of the Rest Seed Fund (ROTR) 参与。 参与该轮融资的新投资者包括 Solas BioVentures、Portal Innovation Ventures 和 Alumni Ventures。

设计与制造3D微环境
© Dimension Inx

 恢复生命力

这家总部位于芝加哥的公司将利用这笔资金推进其专注于功能器官修复的疗法的开发，并扩大其制造能力。在短期内，该公司将使用这笔资金来支持他们的第一个产品 CMFlex™ 的商业发布。

具体来说Dimension Inx 是一个设计、开发和制造治疗产品的生物材料平台。用它来设计和开发用于克服器官衰竭和恢复生命的治疗产品，指导细胞行为并允许身体更有效地恢复组织和器官功能。

3D科学谷了解到通常单靠细胞不足以驱动组织再生和重建体内功能。但利用Dimension Inx 的材料创建的三维蓝图，目标是恢复器官功能，延迟甚至消除器官移植的需要。目前，Dimension Inx 的产品线包括解决骨再生、软组织修复和卵巢功能障碍的产品。重点关注女性健康，开发应对生育挑战和激素替代的产品。

根据Dimension Inx 首席执行官 Caralynn Nowinski Collens 医学博士，Dimension Inx 为催化阶跃函数变化以释放再生疗法治疗复杂疾病的全部潜力而感到自豪，通俗的理解，Dimension Inx 只是给细胞一个快乐的地方，以确保它们以正确的方式行事。根据3D科学谷的了解，Dimension Inx的另外两位创始人包括首席技术官 Adam Jakus 和首席科学官 Ramille Shah，都是杰出的材料科学家和组织工程师，他们于 2010 年在美国西北大学时开发了 Dimension Inx 平台。

这与其他一些公司的处理方式略有不同，现在还有其他类似的公司也在考虑为细胞创造合适的环境，但Dimension Inx 非常关注、生物材料的专有性质，以及如何将它们制造成结构以获得正确的细胞行为，从而有可能调动身体的自然力量，加速修复、再生，并最终恢复关键的身体功能。

 柔性陶瓷

除了获得A轮融资，Dimension Inx 还宣布他们已获得美国食品和药物管理局 (FDA) 510(k) 对 CMFlex™ 的许可，这是 FDA 批准的第一个 3D 打印再生骨移植产品。作为一种用于口腔和颌面部适应症的即用型柔性陶瓷，CMFlex 改善了临床医生的工作流程并减少了临床医生的手术时间，同时还获得健康骨骼的恢复。

© 3D科学谷白皮书

据悉，CMFlex 是一种代表Dimension Inx 恢复身体功能的独特方法的产品：是基于生物学一技对材料成分的理解，微观结构和宏观结构之间的动态协作成果。

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定制式气管支架植入示意图。来源：Cleveland Clinic

 耐用性更长

获得批准的气管支架用于治疗严重呼吸障碍（例如由肿瘤、炎症、外伤或其他肿物引起的呼吸障碍），使患者的气道保持畅通。在获得医疗器械注册证之前，这类气管支架已在临床治疗中进行了应用，仅用于治疗那些其他治疗方式均告失败的患者。

标准化的气道支架尺寸和形状数量有限，并且通常用于较大的气道。但是每个患者的解剖结构是具有独特性的，标准化产品很难进行完美匹配，特别是那些病情复杂的患者。如果支架安装不当，将会导致支架扭结和弯曲以及气道并发症，例如新组织的生长，粘液撞击和组织死亡。

通过3D打印模具制造的气管支架。来源：Cleveland Clinic

为解决这些问题，克利夫兰诊所的医生和工程团队，借助医学影像技术和3D可视化软件以及3D打印技术，开发完全适合患者解剖结构的定制式气管支架。3D打印技术用于制造定制式气管支架的模具，模具制造完成后，将被用于气管支架成型，气管支架材料为医用级硅胶。

传统支架由于不合适的安装问题，可能需要经常更换或清洁，而由于与患者解剖结构相匹配，定制式气管支架比标准化产品具有更强的耐受性。根据克利夫兰诊所的研究，定制式支架平均可持续约一年时间，普通支架则为90天。

 3D科学谷Review

克利夫兰诊所开发的定制式气管支架虽然不是采用3D打印技术直接制造的，但每款支架的制造中都需要一个配套的3D打印模具。这一应用与齿科隐形矫正器制造有着类似之处，虽然矫正器不是直接用3D打印生产的，但每副矫正器的背后均需要一个对应的3D打印牙模。

每位患者都是与众不同的个体，为患者提供个性化的义齿或植入物等医疗器械，无疑是理想的选择，但长期以来受限于个性化产品制造的经济性或医疗审批流程等原因，标准化医疗器械仍占主流。在3D科学谷看来，随着3D打印这一在批量定制化生产中极具优势的技术走向成熟，更多个性化器械的开发成为可能。

定制式医疗器械在我国也得到了应用发展，2020年1月1日定制式医疗器械监督管理规定已正式实施。更多信息请前往《定制式医疗器械监督管理规定（试行）》3D打印相关要点解读。

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多层颈椎融合器由EIT使用其标志性Cellular Titanium技术制造。细胞钛器件是利用选择性激光熔融技术3D打印的。通过精确地编程激光的运动，EIT能够制造出一个模仿骨松质（“海绵状”）和皮质（硬）结构的核心。当植入体内时，仿生格状结构会使组织在中心内生长，并将碎骨块接合在一起。

3D打印的高质量EIT的种植体可以应用于脊柱的7级损伤。参照国际脊髓损伤图表，EIT的颈椎植入物可应用于与脊柱中段和上段相关的C2至T / Th1水平。在上层（C2），植入物可以用于治疗听觉神经，鼻窦，眼睛和舌头的损伤。下层包括肩膀，颈部，肘部，手臂和手指。

ETI准备迅速进入美国市场。最近，EIT还与美国最大的集团采购组织美国医院公司（HCA）签署了一份合同，覆盖全美近400家医院和外科中心。

来源：PConline

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为确保法规的监管方式适合此种独特且创新技术，该规范的建构基于美国食品和药物管理局对100多项使用3D打印的医疗产品进行审查的经验基础，包含有膝盖置换物、植入物、重建颅骨及第一种通过3D打印生产的癫痫药物，该药物比起传统药物具有多孔基质，可加速药物溶解。

FDA注意到，3D打印以其独特的优势适合不同特点的医疗器材的制造：

通用医疗器材设计

增材制造可以实现其他制造方式所无法实现的制造灵活性，然而制造过程中的可靠性还需要严格的追踪，包括测量方式和数据备份。表面处理等其他后处理方式也需要考虑进来，以形成全套的可追踪的质量管理方法。

个性化医疗产品

根据患者自身情况而量身定制的医疗器械可以通过很多中方式制造出来，传统方式也可以实现，3D打印方式也可以实现。然而，3D打印方式具备了明显的制造速度和成本优势。

FDA的指导规范分为两大部分：设计与制造的考虑、医疗器械测试的考虑。关于设计与制造的考虑，主要分为技术考虑，尤其是针对质量体系要求方面的需求点，并且包含了制造过程中的考虑。医疗器械测试的考虑方面重点描述了在进入到510（k)，PMA，IDE这些过程中需要考虑的因素。

 图像的处理是至关重要的：

- 图像的影响

用于匹配的最小图像特征质量和分辨率

the minumum image feature quality and resolution used for matching

任何平滑或图像处理算法，当与参考解剖结构相比时，这些算法可以改变最终装置的尺寸。

any smoothing or image processing algorithms that may alter the dimensions of the final device when compared to the reference anatomy.

正在成像的解剖结构的刚性，以及

the rigidity of the anatomic structures being imaged, and

用于将装置与患者解剖结构相匹配的解剖学标志的清晰度。

the clarity of anatomic landmarks used to match the device to the patient’s anatomy.

如果扫描的影像结构不够精确，那么由此生成的三维建模结构就有可能不适合患者，而这些小的变化通常很难觉察到，只有当患者的使用过程中才会发现错位的情况。所以这个过程中，过程验证-Process Validation是十分必要和重要的。FDA也在其增材制造医疗器械规范中有重点介绍。

- 对三维模型的修改

当前市场上有不同的服务于三维影像建模的软件，其建模结果也根据软件的不同而存在差异。FDA建议用于将扫描图像转换为三维建模设计的软件需要对每个修改过程执行确认过程，并且确定设计人员手动进行设计改变的迭代过程。

-复杂的设计文件

人体的解剖结构是十分复杂的，包括那些曲线都在几何形状和数学记录方法上存在着极大的复杂性，这就为文件的每一次格式转换带来了挑战。为了被3D打印设备所读取，文件格式每被转化一次，就存在这一定的失真可能性。FDA在其增材制造医疗器械规范中重点介绍如何在文件转换过程中维护数据的一致性。

关于用于3D打印的数据资料需要被存档，并且需要参照通用的标准来进行识别。例如，一种方式是参考ISO/ASTM 52915在关于增材制造文件格式的标准规范-Standard specification for additive manufacturing file format (AMF)中关于文件格式的规范。而对于文件格式和文档控制系统来说，还需要增加材料和加工参数的表述，以使文件的完整性达到一致。

-网络安全和个人人体特征信息

对于患者的人体特征信息(PII-personally identifiable information)和保护健康信息（PHI-protected healthe information)需要依照HHS关于隐私规则重要方面的指导(HHS Guidance on Significant Aspects of the Privacy Rule).

从三维模型到3D打印设备

当完成建模后，经过处理的数据被发送到3D打印机进行制造过程。这个过程还包括很多环节，例如建构方向、支撑结构、切片、扫描策略等。

FDA的规范中指出在最终进行3D打印的医疗器械测试时，需要分析不同的步骤在3D打印过程中有哪些影响，若未对每个步骤有足够的理解，要找出是哪项制造缺失造成产品失败的根本原因就非常困难，因此建议在生产中应善用生产流程图，并在每个关键制造步骤中建立具建设性的提示与结论。

另外，即使以相同型号的3D打印设备，并以相同的制造参数、制造步骤和材料来生产相同的医疗器材或零件时，其生产产品的品质也有所不同。因此FDA也建议，制造商应清楚个输入参数和加工步骤的可变性，会如何影响终产品或零件的产生，这对于零件品质把关非常重要。若某步骤的结果无法通过后续检查和测试验证，则该过程必须执行严格的验证过程，并按既定的程序进行批准。

这些与加工有关的参数都需要被一一精确的记录下来，例如在铺粉的过程中，所选择的粉末层厚度也需要被记录下来，以分析其对产品性能、精度、质量和打印速度的影响。

而关于设备的硬件参数也需要被一一记录下来。在自动化和软件控制方面，还需要参考FDA的关于软件验证的一般原则（General Principle of Software Validation)的规范（资料下载，请加入3D科学谷3D产业链QQ群：529965687）。

 FDA的指导规范还对原材料表征、原材料生物相容性、医疗器械的质量监测方法（包括超声、CT、xx射线、共聚焦显微镜、高光谱成像等）、后处理（热等静压等）进行了详细的规范要求。

规范中也建议，通过3D打印制造的医疗器材在提交上市前审查时，应准备符合FDA要求的设备描述、机械测试、尺寸测量、材料表征、去除制造材料的残留物、杀菌和生物相容性等的文件。

美国FDA为了能够理解3D打印的技术本质，更以最先进的3D打印装置进行研究，以推动建立3D打印产品品质和安全的管理框架，推动法规科学的发展，如CDER药物评估及研究中心）关心3D打印如何影响药物非活性成分和其他药物成分，及制造过程的质量控制; CDRH（Centre for Devices and Radiological Health）则使用3D打印装置，研究医疗器材的制造方式变更是否对器材安全性和性能造成影响，以及每次产品的制造或仪器经迭代更新后，是否会改变产品的安全性和功效，例如义肢的适用性和舒适性是否因此改变。

FDA颁布这项规范，不仅为厂商指出更明确的监管架构，更有利于3D打印在医疗应用的发展，能够在确定的法律框架下进行开发，有助于医疗器材实现定制化、高品质开发。此外，美国FDA还计划审查与生物、细胞和组织产品相关的3D生物打印监管问题，以确定是否需要在于11月发布与再生医学产品相关之法规规范。这将为3D打印在伤口治疗，甚至替代器官等软体组织的发展方面给予更明确的方向。

参考资料：

- 科技新报

- Technical considerations for addtive manufactured medical devices- Guidance for industry and food and drug administration staff

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