《哪吒2》藕塑肉身照进现实！3D打印的骨科应用将迎国产化高潮

访客 2025-03-09 11:00:52 219787

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摘要： 文/纸不语当《哪吒2》在全球热映，太乙真人用莲藕为哪吒重塑肉身的画面火爆全网时，武汉轻工大学一实验室团队却用莲藕“接骨续筋“，通过科技将其变成了现实。据长江云报道，在湖北武汉，一支...

文/纸不语

当《哪吒2》在全球热映，太乙真人用莲藕为哪吒重塑肉身的画面火爆全网时，武汉轻工大学一实验室团队却用莲藕“接骨续筋“，通过科技将其变成了现实。

据长江云报道，在湖北武汉，一支科研团队深耕莲藕研究领域已逾十年，致力于挖掘莲藕在生物材料领域的科学潜力，真正实现了“用藕重塑肉身”的创新突破。他们从莲藕中提取纤维，并借助3D打印技术制作个性化材料，成功开发出一种能够有效促进骨细胞增殖的新型支架，为骨骼修复与再生医学带来了新的希望。

与此同时，这也将为医疗器械和3D打印技术等领域的产业化发展注入新的动力，进一步扩张3D打印产品在已有场景中的应用规模，以及新场景、新应用的不断开拓。据前瞻产业研究院预测，未来六年中国3D打印产业规模将持续高速增长，预计2029年中国3D打印设备的市场规模将超1200亿元；到2030年，中国医疗器械行业市场规模或将突破1.8万亿元。

莲藕功用实现多领域突破

“藕塑肉身”如何成为现实？

在广为流传的民间故事中，哪吒重生时所用的并非藕粉，而是以藕为骨、以莲花为肉，由太乙真人赋予其新生。这反映了古人对藕纤维支撑作用的直观认知。

武汉轻工大学食品科学与工程学院博士江雪玉介绍，藕中含有丰富的纤维成分。其团队的研究成果表明，通过提取藕纤维，并结合3D打印技术，可以根据骨缺损区域的具体情况定制骨支架。这种支架能够固定体内的断裂骨骼，引导细胞沿着藕纤维生长，从而加速骨组织的重建过程。

莲藕纤维打印的材料。图源：武汉轻工大学公众号

对比动物源性胶原蛋白支架，莲藕纤维展现出卓越的稳定性。在模拟体液的动态冲刷实验中，其有效承载周期超过180天，完全覆盖骨折愈合的关键期。此外，植物纤维与人体免疫系统的低识别度，将排异反应发生率从28%降至3.7%。

与传统的钢钉植入治疗方式相比，定制化的藕纤维支架不仅避免了适应性差、手术创面大等问题，还能显著降低患者的排异反应。更重要的是，藕纤维支架的降解速率与新生骨的生长速率高度匹配，无需二次手术取出。目前，这项技术已进入动物试验阶段。一旦成功推广至临床应用，将大幅降低骨折患者的治疗成本，并减轻其痛苦。

莲藕纤维支架促进骨细胞增殖。图源：武汉轻工大学公众号

除了藕纤维在医疗领域的应用，该团队在莲藕功能性食品基料加工与健康产品开发方面也取得了诸多成果。

武汉轻工大学食品科学与工程学院教授易阳称，日常食用的藕粉实际上是“藕淀粉”，是通过反复水洗莲藕泥制成的。在这个过程中，莲藕中的多糖、多酚等营养成分大多被流失，同时还会产生大量废水，对环境造成一定负担。然而，如果直接将莲藕磨成粉食用，虽然能保留营养成分，但口感却难以令人满意。

基于此，该团队致力于用“藕全粉”替代传统的“藕淀粉”。藕全粉保留了莲藕几乎所有的营养物质，是一种全组分的健康食品，也可作为功能性食品基料。目前，团队已开发出藕全粉冲调产品，以及加入藕全粉的鱼糕、饼干等，这些产品已完成中试生产。此外，团队还通过乳酸菌发酵藕全粉，不仅提升了莲藕的营养价值，还保留了乳酸菌的活性，开发出高活性益生菌产品。

在研究过程中，他们还发现藕全粉糊化后具有优良的流变性和凝胶特性，可用于3D打印食品、吞咽障碍食品等新兴产品的设计开发。易阳指出，“通过3D打印技术，不仅可以制作出可以直接食用的产品，还能加入抹茶或其他有颜色的食材进行调色。只要有合适的模型，无论是哪吒还是风火轮，都可以轻松打印出来。”

植物纤维技术将重塑产业链格局

另一方面，藕纤维支架还是细胞疗法的黄金搭档。

传统细胞治疗所依赖的金属或聚合物支架面临着成本高昂、降解困难和生物活性不足的三大挑战。而武汉团队的植物基解决方案，将单次骨修复材料成本从万元级降至百元级。更重要的是，莲藕纤维在完成引导使命后，可完全降解为葡萄糖并被人体吸收，避免了二次手术取出支架的风险。

一家主要从事人体干细胞技术开发与应用的新型科技企业芳华永续透露，当前，这项技术正在重塑产业链格局。生物材料企业纷纷布局莲藕定向种植基地，3D生物打印机厂商加速开发植物纤维专用喷头。有跨国药企已启动临床试验，探索将藕纤维支架与干细胞疗法结合，用于治疗大面积骨缺损的新方案。

可见，莲藕的科研价值早已突破国界。德国科研团队发现，藕纤维中的纳米纤维素可作为柔性电子器件的基础材料；日本研究团队借助藕的孔道结构开发出微流体检测芯片；美国团队则因莲藕的高膳食纤维含量和抗氧化特性，将其脱水藕粉列为太空食品的潜在选择。

中国作为全球80%莲藕产量的集中地，有望成为“荷藕科技革命”的引领者。而拥有全国超过八成优质藕种、素有“千湖之省”之称的湖北，这一优势也将推动其生物医药、环保材料等新兴产业的蓬勃发展。

加之在人口老龄化加剧的背景下，关节炎、脊柱侧弯、骨折及关节肿瘤等骨科疾病的发病率持续上升，推动3D打印骨科植入器械市场迎来广阔发展空间。

据新思界产业研究中心预测，2024至2030年，全球3D打印骨科植入器械市场将以约15%的年复合增长率增长，到2030年市场规模有望达到60亿美元。

3D打印骨科植入物是利用3D打印技术制造的定制化医疗器械，涵盖多种产品，如3D打印椎间融合器、钛合金锚钉、锥体假体、髋关节假体、髋臼杯以及人工椎体等。

而3D打印技术，即增材制造技术，是一种依据计算机图形数据，通过逐层叠加材料来制造任意形状物体的创新工艺。该技术具备高度的设计灵活性、显著缩短的产品开发周期以及强大的个性化定制能力，目前已广泛应用于航空航天、汽车制造、医疗器械、消费电子、机床和模具等多个领域。

骨科植入器械是3D打印技术在医疗器械领域率先产业化的应用。传统机械加工在复杂结构、精度和效率上存在局限，而3D打印可基于患者数据精准定制复杂植入物。近年来，随着技术升级和个性化需求释放，3D打印骨科植入器械市场持续扩大。

“3D打印骨科植入器械的原材料涵盖陶瓷、光敏树脂、钛合金、尼龙粉末和不锈钢等。我国人口基数庞大，老龄化速度位居全球首位，为3D打印骨科植入器械市场提供了巨大的发展潜力。随着企业数量增加，市场竞争愈发激烈，未来该行业将朝着创新化、安全化、个性化和智能化方向发展。”新思界行业分析人士表示。

3D打印技术助力骨科植入物领域发展

目前在国际市场中，布局3D打印骨科植入器械的企业包括强生医疗、美国捷迈邦美、Seaspine、美敦力、史赛克和OSSEUS等。

在国内，已有超过30家企业获得3D打印骨科植入器械生产资质，如北京市春立正达医疗器械股份有限公司、湖南华翔医疗科技有限公司、北京维度生物科技有限公司和北京爱康宜诚医疗器材有限公司（爱康医疗）等。

3D打印骨科植入器械取证情况。图源：Medtecchina

作为国内金属3D打印骨科植入物领域的领军企业之一，爱康医疗目前拥有近30台金属3D打印机，包括电子束EBM和SLM激光设备，专注于骨科植入物生产。公司持有多个标准化金属3D打印骨科植入物注册证。2023年，爱康医疗实现营业收入10.94亿元人民币，与2022年持平；纯利为1.1亿元，同比微降1%。2024年上半年，公司销售收入达6.57亿元。尽管利润微降，但爱康医疗在金属3D打印骨科植入物领域的领先地位依然稳固。

随着科技的不断发展，3D打印技术已成为现代制造业与医疗领域不可或缺的关键工具，并正加速融入医疗行业的各个细分领域。特别是在骨科植入物领域，3D打印技术展现出强大的潜力和广阔的应用前景。其优势包括复杂结构制造、个性化定制、高效生产和低成本。2007年，意大利Adler Ortho公司率先推出3D打印髋臼杯。截至2019年底，全球已生产超60万个3D打印骨科植入物，预计2027年将达400万。2019年，3D打印骨科器械市场规模为14.5亿美元，预计2028年增长至132亿美元。

作为智能制造的核心领域之一，3D打印（增材制造）行业多次被纳入国家顶层规划，如《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》等。当前，我国3D打印行业呈现出强劲的发展态势。在“十四五”期间，增材制造的重要性进一步提升，被明确为重点任务，规划中特别强调要强化关键核心技术的攻关。