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技術亮點／3D列印客製化醫材 不是夢
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「第三波工業革命-3D列印技術」的日趨成熟，3D列印可列印之材料已涵蓋有機高分子、陶瓷、金屬、甚至是活體細胞，其產業應用範圍不再侷限於傳統模具打樣或翻模鑄造，材料更加多元化，強度與精準度也大幅提升。
尤其，近年來應用雷射或電子束成型技術的發展快速，以金屬粉末經雷射燒熔層層疊加成型，成品精細度、緻密度及拉伸強度，已達醫材等級規格的需求。3D列印醫材正在改變未來的醫療模式，客製化醫材將不再只是夢想。
根據Wohlers Associates市場報告，2014年為全世界3D列印成長幅度最大的一年，3D列印服務與系統及材料的產值達41.03億美元，較2013年成長35.2%，預估2020年3D列印市場總產值將超過210億美元，未來仍有很強的成長空間。
其中，以高階金屬3D列印產品成長最具爆發力，2014年總共賣出543台，相較2013年成長54.7%。特別是單價在40萬到180萬美元的高階金屬3D列印產品設備，可以列印模具及醫材，將是未來工業4.0或物聯網即時客製限量生產的利器。
目前市面上較成熟的3D列印製造技術，主要有塑膠3D快速成形及金屬雷射3D列印方法兩大類型。塑膠的快速成形設備與原料價格相對便宜，適合醫學中心與教學單位依自身的需求訂製機器，列印模型，作為醫學院學生養成、衛教、醫病溝通以及術前評估的工具，或是列印客製化助聽器、手術器械、義肢、客製化輔具、機械外骨骼等醫療產品。
相較塑膠3D列印，金屬雷射製造的技術門檻與設備成本較高，目前國際競相結合組織工程概念，多孔隙結構設計，將材料擴及生醫陶瓷、生物高分子及複合材料等範圍，研究製作各種骨釘、牙根、骨板、人工關節、口顎支架等生醫植體。
由於3D列印設計靈活的特點，可針對不同患者的需求進行個人化醫療的設計，對於許多高單價且體積較小的醫材，如牙冠、人工牙根、椎間融合裝置（cage）等產品，成本與製作時間都比傳統的製造方法優異許多。
以骨釘為例，其表面結構、孔洞及外型設計將影響植入後骨整合的效果，工研院目前與台大醫院合作設計開發的三維相連通且多孔性之客製化仿生骨釘，其中空且具微奈米級的專利孔洞及結構設計，正是利用雷射積層製造技術的優勢，不僅強度不遜於市售產品，骨釘重量變輕，也可視需要添加生醫陶瓷或骨誘導藥物，使骨細胞易於生長進入，加速骨整合的能力，此為一般傳統鑄造的金屬醫材所無法達成的特點。
該產品已完成動物實驗的驗證階段，無論在軟組織或硬組織的功效上皆優於市售產品，且骨整合效果是傳統產品的兩到四倍以上，縮短手術後的癒合時間約兩倍以上，因此相關產品未來可做為骨科、牙科與整型外科應用之新一代產品，目前已有九項專利的申請。
雖然3D列印之植入式醫療器材目前在製作體積較大的產品所需的時間與成本仍偏高，美國FDA雖已針對3D列印及新興科技引發的複雜法規議題開始進行檢討，相關的法規還待國內主管機關製定相關的認證規範，3D列印客製化醫材絕非夢事。
（本文由工研院提供，記者黃文奇整理）
出處
經濟日報/黃文奇
