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本課題組為復(fù)雜手術(shù)的提前預(yù)測(cè)提供客制化的解決方案，研發(fā)了專用儀器與設(shè)備，開發(fā)了具有優(yōu)異性能的水凝膠材料。在嵌入式3D打印策略的基礎(chǔ)上研制了基于逆過程的嵌入式3D打印。所制作模型可以達(dá)到“一人一例”高度客制化，模型具有柔軟、透明、可剝離等先進(jìn)特征。 其中，微量高精度步進(jìn)泵以及微針裝置填補(bǔ)了技術(shù)空白，超高透明度觸變性水凝膠前體在國(guó)內(nèi)為首次研制。 創(chuàng)新要點(diǎn)如下： 1） 所制作3D器官模型在材質(zhì)和觸感上遠(yuǎn)超普通3D打印方式，具有多內(nèi)表面、柔軟、透明、可切割、可剝離等先進(jìn)特征 2） 所研制的嵌入式3D打印機(jī)在國(guó)內(nèi)尚屬首例，可完成廣泛意義上的嵌入式打印，兼容多種支撐介質(zhì) 3） 打印速度相比一般3D打印（光固化，熔融沉積），速度快50%以上，具有更高的工作效率 4） 整個(gè)打印過程無需任何后處理和額外支撐

XM-131C女性骨盆附生殖器官與血管神經(jīng)模型 ? XM-131C女性骨盆附生殖器官與血管神經(jīng)模型由骨盆矢狀切面和盆腔器官矢狀切面等4個(gè)部件組成，并顯示女性骨盆、生殖器官和盆腔臟器以及血管神經(jīng)等結(jié)構(gòu)。 尺寸：自然大，20×27×18cm 材質(zhì)：PVC材料

XM-131D女性骨盆帶韌帶、血管、神經(jīng)、盆底及器官模型 ? XM-131D女性骨盆帶韌帶、血管、神經(jīng)、盆底及器官模型可拆分為6部件：女性骨盆帶第五腰椎、韌帶、血管、神經(jīng)、盆底肌群、及子宮部分直腸等6部件；其中子宮、膀胱、直腸又可以剖開成2部分，顯示肛門外括約肌、尿道外括約肌、會(huì)陰淺橫肌、會(huì)陰深橫肌、球海綿體肌、坐骨海綿體肌、會(huì)陰中心腱、肛提肌各個(gè)部位均可拆卸，直腸、連帶輸卵管與卵巢的子宮及陰道作正中矢狀切可分成2部件，骨盆模型的右半部能顯示髂總動(dòng)脈、髂內(nèi)外動(dòng)脈及髂總靜脈、髂外靜脈分布及解剖結(jié)構(gòu)，顯示右骶叢、右坐骨神經(jīng)與右陰部神經(jīng)，顯示骨與韌帶及左右兩側(cè)髖骨、恥骨聯(lián)合、骶骨、尾骨、帶椎間盤的第五腰椎。模型通過第五腰椎、骶骨與尾骨的正中矢狀切骨盆可分成左右兩部分，并能顯示錐管中的馬尾成分，第五腰椎體的左半部分可以拆卸，模型的右半部分可顯示骨盆韌帶及腹股溝韌帶、骶結(jié)節(jié)韌帶、骶棘韌帶、骶髂前韌帶、骶腰韌帶、前縱韌帶、骶髂骨間韌帶、骶髂后韌帶，以及閉孔膜等結(jié)構(gòu)。 尺寸：自然大，27×19×22cm 材質(zhì)：PVC材料

XM-130B男性骨盆帶韌帶、血管、神經(jīng)、盆底及器官模型 ? XM-130B男性骨盆帶韌帶、血管、神經(jīng)、盆底及器官模型可拆分為7部件，顯示了男性骨盆的骨骼、韌帶、血管、神經(jīng)以及盆底肌肉和外部性器官的彼此連接，通過一個(gè)正中切面展示了整個(gè)骨盆，右邊的外部肛門括約肌、坐骨海綿體肌、會(huì)陰淺橫肌和深橫肌，以及球海綿體肌均可拆除， 直腸、膀胱、前列腺和陰莖也可在正中一拆為二，陰莖部分的皮膚和筋膜已部分去除，因此可見血管和神經(jīng)，陰囊和精索區(qū)域的部分皮膚也已去除，因此睪丸和附睪是可見的。在左側(cè)，精索以不同層進(jìn)行顯示，在右側(cè)，睪提肌以及精索內(nèi)筋膜已經(jīng)暴露。右半部分骨盆顯示了常見的外部和內(nèi)部髂動(dòng)脈及外部髂靜脈，顯示了彼此之間的位置關(guān)系。仙骨神經(jīng)叢、坐骨神經(jīng)叢、陰部神經(jīng)叢、陰莖背神經(jīng)叢、陰囊前神經(jīng)、會(huì)陰神經(jīng)、肛門神經(jīng)以及輸精管均有顯示。模型還展示了以下骨骼及韌帶：雙側(cè)髖骨、恥骨聯(lián)合、骶骨、尾骨以及第五腰椎和椎間盤。正中切面通過第五腰椎、骶骨以及尾骨，因此骨盆可以被拆分成兩半，這意味著馬尾(脊尾)在椎管內(nèi)可見。第五腰椎的左半部分可以被拆除。以下韌帶也可見：腹股溝韌帶、骶結(jié)節(jié)韌帶、骶棘韌帶、髂骶前韌帶、髂腰韌帶、前縱韌帶、棘上韌帶、骶髂骨間韌帶、骶髂骨后韌帶、骶尾外側(cè)韌帶、骶尾后淺韌帶、閉鎖膜以及腔隙韌帶。 尺寸：自然大，17×18×30cm 材質(zhì)：PVC材料

XM-721人體內(nèi)分泌器官模型 ? XM-721人體內(nèi)分泌器官模型置于基板上，顯示內(nèi)分泌腺和內(nèi)分泌組織，由垂體、甲狀腺、甲狀帝腺、腎上腺、胰島、睪丸和卵巢7部件組成。 尺寸：放大，50×26×6.5cm 材質(zhì)：PVC材料

XM-131C女性骨盆附生殖器官與血管神經(jīng)模型 ? XM-131C女性骨盆附生殖器官與血管神經(jīng)模型由骨盆矢狀切面和盆腔器官矢狀切面等4個(gè)部件組成，并顯示女性骨盆、生殖器官和盆腔臟器以及血管神經(jīng)等結(jié)構(gòu)。 尺寸：自然大，20×27×18cm 材質(zhì)：PVC材料

XM-131D女性骨盆帶韌帶、血管、神經(jīng)、盆底及器官模型 ? XM-131D女性骨盆帶韌帶、血管、神經(jīng)、盆底及器官模型可拆分為6部件：女性骨盆帶第五腰椎、韌帶、血管、神經(jīng)、盆底肌群、及子宮部分直腸等6部件；其中子宮、膀胱、直腸又可以剖開成2部分，顯示肛門外括約肌、尿道外括約肌、會(huì)陰淺橫肌、會(huì)陰深橫肌、球海綿體肌、坐骨海綿體肌、會(huì)陰中心腱、肛提肌各個(gè)部位均可拆卸，直腸、連帶輸卵管與卵巢的子宮及陰道作正中矢狀切可分成2部件，骨盆模型的右半部能顯示髂總動(dòng)脈、髂內(nèi)外動(dòng)脈及髂總靜脈、髂外靜脈分布及解剖結(jié)構(gòu)，顯示右骶叢、右坐骨神經(jīng)與右陰部神經(jīng)，顯示骨與韌帶及左右兩側(cè)髖骨、恥骨聯(lián)合、骶骨、尾骨、帶椎間盤的第五腰椎。模型通過第五腰椎、骶骨與尾骨的正中矢狀切骨盆可分成左右兩部分，并能顯示錐管中的馬尾成分，第五腰椎體的左半部分可以拆卸，模型的右半部分可顯示骨盆韌帶及腹股溝韌帶、骶結(jié)節(jié)韌帶、骶棘韌帶、骶髂前韌帶、骶腰韌帶、前縱韌帶、骶髂骨間韌帶、骶髂后韌帶，以及閉孔膜等結(jié)構(gòu)。 尺寸：自然大，27×19×22cm 材質(zhì)：PVC材料

采用前沿的深度學(xué)習(xí)算法和相關(guān)數(shù)據(jù)處理技術(shù)，經(jīng)過不斷優(yōu)化和創(chuàng)新，能夠在極短時(shí)間內(nèi)完成 CT 圖像的人體器官勾畫功能，目前已實(shí)現(xiàn) 30 多種器官的自動(dòng)勾畫。大量歷史病例數(shù)據(jù)集和模型的不斷創(chuàng)新使 DeepViewer 多種器官的勾畫精準(zhǔn)度達(dá)到 95%以上。 

【痛點(diǎn)問題】 據(jù)世界衛(wèi)生組織國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)（IARC）報(bào)道，中國(guó)患癌人數(shù)已居全球第一，2020年新發(fā)癌癥病例457萬(wàn)例，癌癥死亡病例300萬(wàn)例，其中死于惡性轉(zhuǎn)移的癌癥患者高達(dá)90%，因此研究癌癥轉(zhuǎn)移分子機(jī)制能夠進(jìn)一步探明惡性腫瘤的生物學(xué)本質(zhì)，為精準(zhǔn)癌癥治療提供理論依據(jù)。 近年來以類器官等擬人化模型為代表的功能性檢測(cè)技術(shù)為臨床研究和藥物開發(fā)帶來新的選擇。2021年科技部下發(fā)的《關(guān)于對(duì)“十四五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃6個(gè)重點(diǎn)專項(xiàng)2021年度項(xiàng)目申報(bào)指南征求意見的通知》中，把“基于類器官的惡性腫瘤疾病模型”列為“十四五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃中首批啟動(dòng)重點(diǎn)專項(xiàng)任務(wù)。2021年國(guó)家藥監(jiān)局藥審中心發(fā)布的《基因修飾細(xì)胞治療產(chǎn)品非臨床研究技術(shù)指導(dǎo)原則（試行）》中提到，當(dāng)缺少相關(guān)動(dòng)物模型時(shí)，可以采用類器官開展藥品有效性和安全性的評(píng)估。2022年美國(guó)眾議院通過法案《2022年食品和藥品修正案》，首次將包括類器官在內(nèi)的微生理系統(tǒng)作為獨(dú)立的藥物非臨床試驗(yàn)評(píng)估體系納入法案，與動(dòng)物模型等視為同等重要的研究手段。 【成果介紹】 本項(xiàng)目組在腫瘤類器官技術(shù)的基礎(chǔ)上首創(chuàng)癌癥轉(zhuǎn)移類器官培養(yǎng)系統(tǒng)，可根據(jù)客戶提供的不同器官的CT掃描圖像，利用3D打印技術(shù)制備個(gè)性化的支架，模擬相應(yīng)癌組織的內(nèi)部三維結(jié)構(gòu)。獨(dú)創(chuàng)的細(xì)胞外基質(zhì)替代物，可發(fā)揮有效的促細(xì)胞黏附和分泌蛋白的作用，通過取代昂貴的進(jìn)口膠原材料大幅降低生產(chǎn)和存儲(chǔ)成本。本項(xiàng)目組已開發(fā)出第一代基礎(chǔ)款骨轉(zhuǎn)移和肺轉(zhuǎn)移類器官培養(yǎng)系統(tǒng)，并完成高通量制備（圖1），在骨肉瘤類器官和乳腺癌肺轉(zhuǎn)移類器官的構(gòu)建上取得成功，在特異性生物標(biāo)志物的檢測(cè)上與臨床樣品的相似度可高達(dá)80%以上。使用本產(chǎn)品可在體外完整重現(xiàn)癌細(xì)胞在轉(zhuǎn)移中的形變、增殖、運(yùn)動(dòng)等全過程，有望逐步取代用于機(jī)制研究和藥物篩選的動(dòng)物模型。 核心技術(shù)包括： ① 原位癌和轉(zhuǎn)移癌微環(huán)境的模擬 根據(jù)常見腫瘤轉(zhuǎn)移灶的特點(diǎn)，本項(xiàng)目組使用生物材料模擬對(duì)應(yīng)的組織結(jié)構(gòu)和功能，再進(jìn)一步進(jìn)行轉(zhuǎn)移癌腫瘤類器官的構(gòu)建。目前已經(jīng)成功構(gòu)建骨肉瘤原位癌類器官、乳腺癌骨轉(zhuǎn)移類器官和乳腺癌肺轉(zhuǎn)移類器官。 ② 復(fù)雜腫瘤類器官的構(gòu)建 在新鮮腫瘤細(xì)胞經(jīng)體外3D培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，通過生物醫(yī)學(xué)工程手段構(gòu)建包含多種細(xì)胞和組分的微生理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤實(shí)體、免疫微環(huán)境和血管化的多角度模擬。 ③ 高通量藥物篩選與評(píng)價(jià)平臺(tái) 利用本項(xiàng)目搭建的藥物評(píng)價(jià)平臺(tái)，模擬真實(shí)的藥物測(cè)試環(huán)境，可以進(jìn)行不同類型腫瘤藥物的敏感性檢測(cè)。本項(xiàng)目組開發(fā)的第一代基礎(chǔ)款的腫瘤骨轉(zhuǎn)移和肺轉(zhuǎn)移類器官培養(yǎng)系統(tǒng)，初步實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜腫瘤類器官的批量化構(gòu)建。在特異性生物標(biāo)志物的檢測(cè)上與臨床樣品的相似度可高達(dá)80%以上，使用本產(chǎn)品可在體外完整重現(xiàn)癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移的全過程。 【競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)】 本項(xiàng)目組開發(fā)的腫瘤類器官，旨在實(shí)現(xiàn)癌癥轉(zhuǎn)移微環(huán)境的體外有效模擬，為抗腫瘤藥物的個(gè)性化篩選提供廉價(jià)有效的新方法。憑借“用戶友好、價(jià)格親民、存儲(chǔ)方便”三大優(yōu)勢(shì)（圖2），更便于在科研院所、醫(yī)院、制藥企業(yè)推廣普及。 【資質(zhì)榮譽(yù)】 湖北省博士后創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽優(yōu)勝獎(jiǎng)（2023）； 第九屆“求是杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽三等獎(jiǎng)（2023）； 第四屆醫(yī)學(xué)3D打印技術(shù)與臨床應(yīng)用全國(guó)創(chuàng)新大賽一等獎(jiǎng)（2022）； 華中科技大學(xué)第十二屆“求是杯”大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計(jì)劃競(jìng)賽優(yōu)秀獎(jiǎng)（2022）。 【發(fā)展規(guī)劃】 ① 初期 定點(diǎn)選擇高校、研究所、醫(yī)院和制藥企業(yè)，向從事癌癥研究和藥物篩選評(píng)價(jià)的一線研發(fā)人員提供免費(fèi)的試用產(chǎn)品，旨在將“取代動(dòng)物實(shí)驗(yàn)”的新型類器官產(chǎn)品的理念進(jìn)行有效滲透，同時(shí)收集研究人員使用產(chǎn)品后的反饋意見。 ② 發(fā)展期 經(jīng)過初期的產(chǎn)品使用和意見反饋，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，形成行業(yè)咨詢報(bào)告；積極推動(dòng)“基于腫瘤轉(zhuǎn)移類器官的精準(zhǔn)用藥評(píng)價(jià)平臺(tái)”的商標(biāo)專利和相關(guān)生產(chǎn)工藝的知識(shí)產(chǎn)權(quán)獲取的進(jìn)程；啟動(dòng)融資和生產(chǎn)擴(kuò)大化。 ③ 壯大期 利用該產(chǎn)品“價(jià)格低”、“貨期短”、“使用方便”等優(yōu)勢(shì)，形成能夠與進(jìn)口Matrigel、Transwell等產(chǎn)品對(duì)峙的半壁江山；進(jìn)行多輪融資，為上市做準(zhǔn)備。 ④ 成熟期 一方面將“骨轉(zhuǎn)移和肺轉(zhuǎn)移類器官藥物評(píng)價(jià)平臺(tái)”發(fā)展成國(guó)內(nèi)從事癌癥轉(zhuǎn)移研究必備的明星產(chǎn)品，另一方面根據(jù)用戶需求打造個(gè)性化定制方案，實(shí)現(xiàn)“基礎(chǔ)研究+臨床試驗(yàn)+市場(chǎng)推廣+用戶反饋”全流程服務(wù)；完成公司上市。 【專家介紹】 劉熙秋副教授，華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院副教授，研究方向?yàn)轶w外疾病模型的構(gòu)建。華中科技大學(xué)海外引進(jìn)人才、湖北省回國(guó)科技人員創(chuàng)業(yè)促進(jìn)會(huì)成員、歐洲癌癥研究協(xié)會(huì)大使、中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員、廣東省精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)應(yīng)用學(xué)會(huì)類器官和器官芯片分會(huì)委員。2007年和2012年于中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)取得生命科學(xué)學(xué)士和生物材料博士學(xué)位，2012-2016年任法國(guó)國(guó)家科學(xué)院研究員。以第一作者或通訊作者發(fā)表高水平SCI論文20余篇，其中包括Advanced Materials, Biomaterials,  Journal of Controlled Release等國(guó)際一流期刊，出版英文專著1部。近5年主持國(guó)家自然科學(xué)基金2項(xiàng)、湖北省自然科學(xué)基金2項(xiàng)、華中科技大學(xué)校級(jí)基金2項(xiàng)，授權(quán)專利2項(xiàng)。擔(dān)任英文期刊《Materials Today Bio》和《Acta Materia Medica》編委、廣東省科技咨詢專家?guī)旌蜻x專家、中國(guó)深圳創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽評(píng)委等職務(wù)。曾獲中國(guó)科學(xué)院院長(zhǎng)獎(jiǎng)、2021湖北省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)、第三屆“花果山英才”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽二等獎(jiǎng)等榮譽(yù)。

XM-D014下丘腦與垂體激素對(duì)靶器官作用電動(dòng)模型 ? XM-D014下丘腦與垂體激素對(duì)靶器官作用電動(dòng)模型由集成電路控制，主要演示丘腦垂體的激素對(duì)相應(yīng)靶器官細(xì)胞分泌的功能作用，示腺垂體（前葉）、中間部、腦神經(jīng)垂體（后葉）。 ? 一、顯示內(nèi)容： ■ 腺垂體（前葉）： 1、嗜酸性細(xì)胞： A：生長(zhǎng)激素細(xì)胞→生長(zhǎng)激素→骺軟骨 B：催乳激素細(xì)胞→催乳素→乳房發(fā)育乳汗分泌 2、嗜堿性細(xì)胞： A：促甲狀腺激素細(xì)胞→促甲狀腺素→甲狀腺→甲狀腺素→周圍器官組織→反食類到下丘腦 B：促腎上腺皮質(zhì)激素→腎上腺→腎上素去甲腎上腺→周身→下丘腦 C：促性腺激素細(xì)胞→卵巢→雌激素（卵泡刺激素、黃體生成素）（間質(zhì)細(xì)胞刺激激素）睪丸→雌激素 ■中間部：黑素細(xì)胞刺激素→皮膚黑素細(xì)胞 ■腦神經(jīng)垂體（后葉）：視上核、室旁核→視上垂體素→子宮→室旁垂體束→后葉A催產(chǎn)素→乳房B抗利尿素→腎遠(yuǎn)端曲管→小血管血壓。 ? 二、技術(shù)參數(shù)： ■ 尺寸：51×23×86cm ■ 材質(zhì)：PVC材料+木框 ? 三、標(biāo)準(zhǔn)配置： ■ XM-D014下丘腦與垂體激素對(duì)靶器官作用電動(dòng)模型：1臺(tái) ■ 電源線：1根 ■ 說明書：1冊(cè) ■ 保修卡合格證：1張