我国3D生物打印行业市场规模持续增长相关专利申请量趋于趋降

2020-08-15 01:13

手机浏览

3D生物打印流程分为打印前、打印中、打印后三个阶段，打印前基本流程是结构数据采集、3D模型设计、细胞及生物材料选择；打印中基本流程是组织结构打印，打印后基本流程是应用。

3D生物打印流程

数据来源：公开资料整理

根据生物材料沉积技术差别，常见的3D生物打印技术可分为喷墨式生物打印、微挤压式生物打印和激光辅助生物打印。

3D生物打印技术

	喷墨式	微挤压式	激光辅助
材料黏性	3.5-12mPa/s	30-6*（10^7）mPa/s	1-300mPa/s
成型方法	化学、光交联	化学、光交联、温度	化学、光交联
打印速度	快	慢	中
打印分辨率	高	较高	非常高
细胞密度	低	高	中
细胞存活率	>80%	40%-80%	>95%
损耗	低	中	高
成本	低	中	高

数据来源：公开资料整理

从我国3D生物打印行业产业链来看，上游是原材料与零件供应商，主要包含原材料、硬件及辅助运行；下游是设备生产及打印服务商，主要包含设备和打印服务；下游是销售终端，主要包含科研机构和医疗机构。

我国3D生物打印行业产业链

产业链	环节	细分环节
上游
原材料与零件供应商	原材料	生物陶瓷材料、医用高分子材料、医用金属材料
	硬件	主板、DLP光引擎、激光器及喷头等
	辅助运行	扫描仪及计算机软件
中游
设备生产及打印服务商	设备	喷墨式生物打印机、微挤压式生物打印、激光辅助生物打印
设备生产及打印服务商	打印服务	体外模型、植入物及组织工程支架、细胞及器官
下游
销售终端	科研机构	3D生物打印技术研究、生物医药研发
销售终端	医疗机构	口腔科、骨科、血管外科、普外科

数据来源：公开资料整理

从3D生物打印行业发展历程来看，包含2000-2006年的基础研究阶段、2007-2016年的应用转化阶段以及2017年到至今的产业化阶段。

3D生物打印行业发展历程

数据来源：公开资料整理

近些年，我国3D生物打印行业市场规模逐年增长，从2015年的4.3亿元增至2019年的**亿元，复合增长率为*%，2019年同比增长*%。

2015-2019年我国3D生物打印行业市场规模及增速

数据来源：公开资料整理

2014-2017年我国3D打印技术相关专利申请量从2349件涨至7402件，复合增长率为46.61%，到2018年3D打印技术相关专利申请量同比下滑6.51%至6920件。

2014-2018年我国3D打印技术相关专利申请量

数据来源：公开资料整理

3D生物打印应用层级类别方面，包括无需考虑生物相容性的非体内植入物、具有良好生物相容性材料的永久植入物、具有良好生物相容性和可降解性生物材料的组织工程支架、细胞3D打印技术以及体外生命系统工程。

3D生物打印应用层级分类

序号	应用层级类别	应用领域
1	无需考虑生物相容性的非体内植入物	主要应用于术前规划、假肢定制等领域
2	具有良好生物相容性材料的永久植入物	主要应用于人造骨骼、非降解骨钉，人工外耳、牙齿等领域
3	具有良好生物相容性和可降解性生物材料的组织工程支架	主要应用于可降解的血管支架等
4	细胞3D打印技术	主要应用于构建体外生物结构体
5	体外生命系统工程	通过对干细胞、微组织、微器官的研究，建立体外生命系统、微生理组织等

数据来源：公开资料整理

性质不同生物材料方面，可分为生物再生材料、医用无机非金属材料、医用金属材料、生物墨水、生物复合材料和医用高分子材料。

不同性质生物材料

按性质划分	内容
生物再生材料	在组织相容性和诱导性、力学顺应性及降解顺应性方面表现优异。
医用无机非金属材料	包括生物陶瓷、生物玻璃、氧化物及磷酸钙陶瓷和医用碳素材料等。
医用金属材料	钛合金、钴铭合金、不锈钢和铝合金等。
生物墨水	由医用水凝胶、生物交联剂和活细胞共同组成。
生物复合材料	多种生物医用材料的复合，具有稳定性高、力学性能好等优势。
医用高分子材料	纤维素、甲壳素、透明质酸、胶原蛋白、明胶及海藻酸等。

数据来源：公开资料整理

在国家政策鼓励和公司参与的情况下，我国3D生物打印行业标准化体系逐渐形成，但目前来说暂未建立起涵盖产品设计、生产制造、检查与试验、注册审批等在内的完整体系。

3D生物打印行业标准化体系建设内容

数据来源：公开资料整理

为促进我国3D生物打印行业发展，国家各级部门先后出台了一系列相关政策，给3D生物打印行业市场发展营造了良好的政策环境，带动其发展。

我国3D生物打印行业相关政策

发布日期	政策名称	发布机构	主要内容
2013-08	《信息化和工业化深度融合专项行动计划（2013-2018年）》	工信部	将3D打印归为先进制造技术，拓宽在工业产品研发设计中的应用范围，推进3D打印技术向工业领域全面渗透，如医疗、电子商务等领域的率先应用。
2015-05	《中国制造2025》	国务院	指出要加快3D打印技术和装备在生产过程中的应用。
2016-11	《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》	国务院	搭建3D打印工艺技术研发平台，提升工艺技术水平，研制推广使用主流3D打印工艺装备，加快研制配套核心器件和嵌入式软件系统，提升软硬件协同创新能力，建立3D打印标准体系，在医疗器械等多个领域大力推动3D打印技术应用，加快发展3D打印服务业。
2017-04	《“十三五”先进制造技术领域科技创新专项规划》	科技部	提到重点解决3D打印领域微观成形机理、工艺过程控制、缺陷特征分析等科学问题，突破一批重点成形工艺及装备产品，在生物医疗等多个领域开展应用，引领3D打印产业发展。
2017-12	《增材制造产业发展行动计划（2017-2020年）》	工信部、发改委等12部门	明确目标，到2020年，增材制造产业年销售收入超过200亿元，年均增速在30%以上。
2018-01	《知识产权重点支持产业目录（2018）》	国家知识产权局	10个重点产业中有3个提到3D打印产业的发展，分别是：智能制造产业、新材料产业、先进生物产业。
2018.11	《战略性新兴产业分类（2018）》	统计局	把增材设备制造、3D打印用材料制造、3D打印技术推广服务、3D打印等领域工业设计列入战略性新兴产业分类。
2018.11	《国家支持发展的重大技术装备和产品目录（2018）》	财政部、发改委、工信部等六部门	将工业级增材制造装备列入国家支持发展的重大技术装备和产品目录。