行動不卡卡 仿生 3D 列印讓人「材」合一

根據國民健康署統計，跌倒是臺灣長者第二大事故死亡原因，跌倒造成的生理機能衰退，影響日常生活以及活動能力。經濟部技術處投入資源開發3D列印技術加上仿生科技的醫材，發展出可在人體內「無縫接軌」的各種關節及植入物，可以大幅降低患者的不適感，也能讓植入物與細胞生長更緊密，可縮短復原時間。

工研院生醫與醫材研究所副所長沈欣欣指出，「促進組織整合仿生3D列印技術」以3D列印金屬鈦骨材為出發點，從力學微結構設計與模擬為起點，開發各種用於不同部位固定與軟硬組織介面融合骨材，例如：用於韌帶固定的骨釘與椎間盤、椎間盤融合器，讓手術患者可以在術後有更好的適應性及活動性。

沈欣欣說，傳統的骨材植入物多為實心金屬材料，具備較強支撐力，但是，金屬的密度高、重量比較重，細胞也不易在金屬表面上依附生長。為突破此一困境，團隊經過不斷的模擬與驗證，決定加入孔洞的設計，來改善植入物與身體的相容性與力學適應匹配。就像蓋房子一樣，這些骨釘或椎間盤就像是人體的鷹架，一定要能具備足夠的支撐能力，團隊透過人體骨骼微孔洞結構設計、進行力學分析模擬，才能研發出具有高孔隙率又有高支撐力的仿生骨材。

該技術所研發的植入物以鈦金屬為基底，搭配陶瓷材料、高分子材料等使用，可以吸引骨細胞吸附孔隙生長，讓植入骨材與身體密合度更好，加上多孔隙設計可以減少金屬約30%-50%的重量，在手術後也可以減少因為重量導致植入物產生的位移情形，縮短復原時間、減低照護成本。

在個人化醫療趨勢帶動下，精準、客製將是未來的重要趨勢，此項技術也在2021年獲得全球百大科技研發獎（R&D 100 Awards），證明了技術價值與重要性，相關技術目前也已經技轉可成生技等多家生技公司。根據市場調查，2020年臺灣生醫產業與數位醫療規模達超過新台幣6千億元，其中醫材的成長幅度高達13.7%，不難想見高值化醫材的潛力。

沈欣欣指出，仿生骨材已經有實際植入人體的紀錄，相比傳統的植入物，創新的3D列印仿生骨材具有更貼近患者組織結構的特點，並能縮短冗長的復原休養期，可以更早開始進行復健。團隊希望將來可以結合列印技術、醫學影像等資料，依據不同患者的骨密度與使用習慣，客製出精準的植入物；同時也正在開發加入可降解金屬材料，希望能創造出讓人體可以完全吸收的材料，讓人「材」合一，活動順暢不卡關。