10年后,生物3D打印市场的新“三巨头” 

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发布时间: 2022-12-06 15:01
生物3D打印属于3D打印技术的重要分支,是指一种以计算机三维模型为“图纸”,装配特制“生物墨水”,最终制造出人造器官和生物医学产品的新科技手段。
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目前该技术主要分为喷墨生物打印、挤压生物打印和激光辅助生物打印三大类。这是一项集多学科为一体的技术,其在再生医学领域中发挥着独特作用,已经有了3D打印器官,细胞,血管等多种应用案例,生物3D打印被认为是现代医学的一场技术革命。

据SmarTech报告称,预计到2028年,生物3D打印市场规模将达到12亿美元。这表明市场前期是广阔的,但目前属于早期阶段,行业发展仍面临着巨大挑战。确切地说,我们离打印移植器官还有很长的一段路要走。
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徐铭恩展示3D打印机打出的鼻软骨组织,图片来自:新华社

据资源库了解,生物3D打印已经从学术研究迈向了商业化,目前在这片蓝海市场中虽然有上百家企业入局,但其中大多数企业的体量仍很小。随着10多年的发展,市场上也已经出现了一批头部企业,包括BICO、3D Systems和Desktop Metal在内的“三巨头”正在引领这场革命。

BICO

BICO(前身为CELLINK)是一家总部位于瑞典的公司,专注于生物打印、多组学、细胞开发和制药等应用领域,是生物3D打印领域的领导者。
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成立之初,BICO研发了生物墨水材料和CELLINK系列生物打印机。现有的设备包括双挤出的INKREDIBLE系统和基于SLA的Holograph X,六打印头BIO X6,以及最新推出的Bionova,第一款基于数字光处理 (DLP) 的生物打印机。
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BICO的新款生物3D打印机Bionova,图片来自:BICO

然而,Bico于2020年转型为一家“生物融合”公司,将其重点从生物打印扩展到更广泛的生命科学技术和工业解决方案。通过下面的系列收购,就足以看出为什么这家企业能够成为生物3D打印的三巨头之一。

  • 2019年8月,Bico以3025万欧元收购德国生物技术公司Cytena,将后者单细胞3D打印技术收入囊中。
  • 2020年8月,Bico以8000万欧元收购德国精密点胶公司Scienion及其子公司Cellenion,进一步掌握细胞3D打印技术。
  • 2021年5月,Bico以5000万欧元收购德国3D微制造公司Nanoscribe,将2PP技术整合到自己的技术中,增加新的微纳级3D打印功能。
  • 2021年8月,Bico以1500万美元收购美国3D研究应用公司Advanced BioMatrix,收获后者的生物墨水和试剂产品。
  • 2021年12月,Bico Group以1.65亿美元收购了圣地亚哥生命科学自动机公司Biosero,进一步掌握了生物打印自动化技术。

能够这样大张旗鼓的开启收购之旅,离不开BICO的盈利能力和充足的现金流。据财报显示,BICO在2022年前3个季度的净销售额约合1.5亿美元,与去年同期相比增长了112%。在经济不景气的环境下,BICO依旧有充足的造血能力,这是它能够完成收购的底气。
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正在进行血管3D打印的演示,图片来自:BICO

目前,在BICO集团旗下有多达11,000台设备,其中大部分是各种生物3D打印机。据BICO介绍,其中长期目标是通过结合生物学的3D打印技术,提供可获得的生命科学解决方案来减少器官短缺并加快药物开发。
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3D打印耳朵软组织,图片来自:BICO

最后总结:一方面,该公司通过其CELLINK系列生物打印机在学术层面扩展生物打印研究,为其提供更广泛的生物墨水材料。另一方面,BICO正在通过技术迭代,以开发和实施商业和可扩展的生物打印应用程序,从用于化妆品测试的组织开始,发展到器官研究。

3D Systems

3D Systems(NYSE:DDD)成立于1986年,由“3D打印技术之父”Chuck Hull参与创建,经过30多年的发展,现在已发展成为一家全球化的3D解决方案提供商。
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当3D Systems认识到3D打印技术对于再生医学领域的突破性创新的重要性,就开始通过收购、合并和扩展等方式深入涉足3D生物打印领域。其中,最重要的里程碑是在2021年5月收购了3D生物打印机开发商Allevi公司,后者拥有一套成熟的生物3D打印系统。
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Allevi生物3D打印机,图片来自:Allevi

3D Systems搭建的生物3D打印实验室可以利用Allevi的硬件、生物材料和软件组合来设计和构建组织工程、器官芯片研究、药物验证、生物材料开发和再生医学的解决方案。

据了解,该公司布局生物打印的下一步重点是医疗设备和植入物领域,其终极目标是开发更复杂的生物结构和组织工程,打印人体器官。
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生物3D打印气管模型,图片来自:United Therapeutics

迄今为止,3D Systems生产了超过200百万个医疗设备系列组件和14万个特定于患者的手术病例:现在它正在寻求扩大生物打印临床应用的生产,利用和调整现有技术以提升患者通过各种临床应用进行护理,从细胞生物可吸收装置到用于移植的功能化实体器官。

最近,3D Systems拆分出生物3D打印子公司Systemic Bio,专注于开发由水凝胶和人体细胞制成的血管化器官模型,用于药物发现和开发。为了启动Systemic Bio的医疗业务,3D Systems为其提供了1500万美元的种子资金。
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h-VIOS2含有两个灌注的血管化水凝胶,图片来自:3D Systems

最后总结:事实上,自2020年以来,3D Systems通过资产剥离把战略重心转到了工业和医疗领域。为了开拓生物打印业务,除了继续进行生物3D打印研发,比如此前完成的实体器官支架打印外,3D Systems也正在努力与制药公司建立合作,推动3D打印制药市场的发展。

Desktop Metal

Desktop Metal成立于2015年底,主要围绕桌面金属粘合剂喷射工艺,2020年12月10日通过SPAC合并上市后成功募资5.75亿美元,被估值25亿美元,是当之无愧的3D打印独角兽企业。
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上市后不久,Desktop Metal开始了从材料到工艺的系列收购,包括收购EnvisionTEC,ExOne在内的多家不同赛道的头部3D打印企业。Desktop Metal完成了全面的集成增材制造解决方案组合,包括硬件、软件、材料和服务,获得了更大的市场占有率。

在资本的加持下,Desktop Metal成为了新一代巨无霸3D打印公司。收购之后,Desktop Metal开始对这些资源进行整合,试图把3D打印推向批量、规模化制造的2.0时代。也正是在这个背景下,Desktop Metal在2021年3月成立了Desktop Health,一家致力于为个性化医疗开发3D打印解决方案的医疗保健公司。
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通过3D-Bioplotter 3D打印机制作的水凝胶支架,图片来自:ETEC

此前收购EnvisionTEC让Desktop Metal还获得了其3D-Bioplotter生物3D打印机。该机器面世已经有20多年,经过了4次迭代,适用于细胞打印等在内的多种应用。现在这些设备连同EnvisionTEC的所有牙科业务都被整合到了Desktop Health。
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EnvisionTEC开发生产的3D-Bioplotter生物3D打印机,图片来自:ETEC

据Desktop Health表示,目前基于生物打印和医疗保健有5个等级的关键策略,第一个是药物发现,包括模仿病理组织(为了疗效)和健康组织(为了安全),目标是高通量。接下来是2个分别是定制植入物和移植物(2级)是指脊柱融合、颅颌面、神经导管、肌腱、韧带和骨骼的治疗。组织(3 级)是指乳房、皮肤、角膜、骨骼、软骨和心脏瓣膜的生物打印。

最后两个级别代表着长期目标,包括内分泌腺(第4级),它能够产生完整的卵巢、胰腺、甲状腺用于测试并最终用于植入,以及器官(第5级),包括产生功能性肺、肾、肝和心。
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通过3D-Bioplotter 3D打印机制作的水凝胶支架,图片来自:ETEC

最后总结:Desktop Metal通过其子公司Desktop Health布局生物3D打印,主要依托3D-Bioplotter 3D打印技术实现基于生物打印和通用医疗保健的开发。由于前期Desktop Metal完成了无论是设备还是材料的大规模整合,将在生物3D打印这一领域具有话语权。

除了以上3家公司外,目前国外参与企业主要有Organovo Holdings、Nano3D Biosciences、Cyfuse、Advanced Solutions、Prellis Biologics等;本土企业主要包括捷诺飞生物、蓝光英诺、上普生物、迈普医学等。
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