文/紙不語

當《哪吒2》在全球熱映，太乙真人用蓮藕為哪吒重塑肉身的畫面火爆全網(wǎng)時，武漢輕工大學一實驗室團隊卻用蓮藕“接骨續(xù)筋“，通過科技將其變成了現(xiàn)實。

圖源：科研小糖糖

據(jù)長江云報道，在湖北武漢，一支科研團隊深耕蓮藕研究領域已逾十年，致力于挖掘蓮藕在生物材料領域的科學潛力，真正實現(xiàn)了“用藕重塑肉身”的創(chuàng)新突破。他們從蓮藕中提取纖維，并借助3D打印技術制作個性化材料，成功開發(fā)出一種能夠有效促進骨細胞增殖的新型支架，為骨骼修復與再生醫(yī)學帶來了新的希望。

與此同時，這也將為醫(yī)療器械和3D打印技術等領域的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展注入新的動力，進一步擴張3D打印產(chǎn)品在已有場景中的應用規(guī)模，以及新場景、新應用的不斷開拓。據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院預測，未來六年中國3D打印產(chǎn)業(yè)規(guī)模將持續(xù)高速增長，預計2029年中國3D打印設備的市場規(guī)模將超1200億元；到2030年，中國醫(yī)療器械行業(yè)市場規(guī)模或將突破1.8萬億元。

蓮藕功用實現(xiàn)多領域突破

“藕塑肉身”如何成為現(xiàn)實？

在廣為流傳的民間故事中，哪吒重生時所用的并非藕粉，而是以藕為骨、以蓮花為肉，由太乙真人賦予其新生。這反映了古人對藕纖維支撐作用的直觀認知。

武漢輕工大學食品科學與工程學院博士江雪玉介紹，藕中含有豐富的纖維成分。其團隊的研究成果表明，通過提取藕纖維，并結合3D打印技術，可以根據(jù)骨缺損區(qū)域的具體情況定制骨支架。這種支架能夠固定體內(nèi)的斷裂骨骼，引導細胞沿著藕纖維生長，從而加速骨組織的重建過程。

蓮藕纖維打印的材料。圖源：武漢輕工大學公眾號

對比動物源性膠原蛋白支架，蓮藕纖維展現(xiàn)出卓越的穩(wěn)定性。在模擬體液的動態(tài)沖刷實驗中，其有效承載周期超過180天，完全覆蓋骨折愈合的關鍵期。此外，植物纖維與人體免疫系統(tǒng)的低識別度，將排異反應發(fā)生率從28%降至3.7%。

與傳統(tǒng)的鋼釘植入治療方式相比，定制化的藕纖維支架不僅避免了適應性差、手術創(chuàng)面大等問題，還能顯著降低患者的排異反應。更重要的是，藕纖維支架的降解速率與新生骨的生長速率高度匹配，無需二次手術取出。目前，這項技術已進入動物試驗階段。一旦成功推廣至臨床應用，將大幅降低骨折患者的治療成本，并減輕其痛苦。

蓮藕纖維支架促進骨細胞增殖。圖源：武漢輕工大學公眾號

除了藕纖維在醫(yī)療領域的應用，該團隊在蓮藕功能性食品基料加工與健康產(chǎn)品開發(fā)方面也取得了諸多成果。

武漢輕工大學食品科學與工程學院教授易陽稱，日常食用的藕粉實際上是“藕淀粉”，是通過反復水洗蓮藕泥制成的。在這個過程中，蓮藕中的多糖、多酚等營養(yǎng)成分大多被流失，同時還會產(chǎn)生大量廢水，對環(huán)境造成一定負擔。然而，如果直接將蓮藕磨成粉食用，雖然能保留營養(yǎng)成分，但口感卻難以令人滿意。

基于此，該團隊致力于用“藕全粉”替代傳統(tǒng)的“藕淀粉”。藕全粉保留了蓮藕幾乎所有的營養(yǎng)物質，是一種全組分的健康食品，也可作為功能性食品基料。目前，團隊已開發(fā)出藕全粉沖調產(chǎn)品，以及加入藕全粉的魚糕、餅干等，這些產(chǎn)品已完成中試生產(chǎn)。此外，團隊還通過乳酸菌發(fā)酵藕全粉，不僅提升了蓮藕的營養(yǎng)價值，還保留了乳酸菌的活性，開發(fā)出高活性益生菌產(chǎn)品。

在研究過程中，他們還發(fā)現(xiàn)藕全粉糊化后具有優(yōu)良的流變性和凝膠特性，可用于3D打印食品、吞咽障礙食品等新興產(chǎn)品的設計開發(fā)。易陽指出，“通過3D打印技術，不僅可以制作出可以直接食用的產(chǎn)品，還能加入抹茶或其他有顏色的食材進行調色。只要有合適的模型，無論是哪吒還是風火輪，都可以輕松打印出來。”

植物纖維技術將重塑產(chǎn)業(yè)鏈格局

另一方面，藕纖維支架還是細胞療法的黃金搭檔。

傳統(tǒng)細胞治療所依賴的金屬或聚合物支架面臨著成本高昂、降解困難和生物活性不足的三大挑戰(zhàn)。而武漢團隊的植物基解決方案，將單次骨修復材料成本從萬元級降至百元級。更重要的是，蓮藕纖維在完成引導使命后，可完全降解為葡萄糖并被人體吸收，避免了二次手術取出支架的風險。

一家主要從事人體干細胞技術開發(fā)與應用的新型科技企業(yè)芳華永續(xù)透露，當前，這項技術正在重塑產(chǎn)業(yè)鏈格局。生物材料企業(yè)紛紛布局蓮藕定向種植基地，3D生物打印機廠商加速開發(fā)植物纖維專用噴頭。有跨國藥企已啟動臨床試驗，探索將藕纖維支架與干細胞療法結合，用于治療大面積骨缺損的新方案。

可見，蓮藕的科研價值早已突破國界。德國科研團隊發(fā)現(xiàn)，藕纖維中的納米纖維素可作為柔性電子器件的基礎材料；日本研究團隊借助藕的孔道結構開發(fā)出微流體檢測芯片；美國團隊則因蓮藕的高膳食纖維含量和抗氧化特性，將其脫水藕粉列為太空食品的潛在選擇。

中國作為全球80%蓮藕產(chǎn)量的集中地，有望成為“荷藕科技革命”的引領者。而擁有全國超過八成優(yōu)質藕種、素有“千湖之省”之稱的湖北，這一優(yōu)勢也將推動其生物醫(yī)藥、環(huán)保材料等新興產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。

加之在人口老齡化加劇的背景下，關節(jié)炎、脊柱側彎、骨折及關節(jié)腫瘤等骨科疾病的發(fā)病率持續(xù)上升，推動3D打印骨科植入器械市場迎來廣闊發(fā)展空間。

據(jù)新思界產(chǎn)業(yè)研究中心預測，2024至2030年，全球3D打印骨科植入器械市場將以約15%的年復合增長率增長，到2030年市場規(guī)模有望達到60億美元。

3D打印骨科植入物是利用3D打印技術制造的定制化醫(yī)療器械，涵蓋多種產(chǎn)品，如3D打印椎間融合器、鈦合金錨釘、錐體假體、髖關節(jié)假體、髖臼杯以及人工椎體等。

而3D打印技術，即增材制造技術，是一種依據(jù)計算機圖形數(shù)據(jù)，通過逐層疊加材料來制造任意形狀物體的創(chuàng)新工藝。該技術具備高度的設計靈活性、顯著縮短的產(chǎn)品開發(fā)周期以及強大的個性化定制能力，目前已廣泛應用于航空航天、汽車制造、醫(yī)療器械、消費電子、機床和模具等多個領域。

骨科植入器械是3D打印技術在醫(yī)療器械領域率先產(chǎn)業(yè)化的應用。傳統(tǒng)機械加工在復雜結構、精度和效率上存在局限，而3D打印可基于患者數(shù)據(jù)精準定制復雜植入物。近年來，隨著技術升級和個性化需求釋放，3D打印骨科植入器械市場持續(xù)擴大。

“3D打印骨科植入器械的原材料涵蓋陶瓷、光敏樹脂、鈦合金、尼龍粉末和不銹鋼等。我國人口基數(shù)龐大，老齡化速度位居全球首位，為3D打印骨科植入器械市場提供了巨大的發(fā)展?jié)摿ΑｋS著企業(yè)數(shù)量增加，市場競爭愈發(fā)激烈，未來該行業(yè)將朝著創(chuàng)新化、安全化、個性化和智能化方向發(fā)展。”新思界行業(yè)分析人士表示。

3D打印技術助力骨科植入物領域發(fā)展

目前在國際市場中，布局3D打印骨科植入器械的企業(yè)包括強生醫(yī)療、美國捷邁邦美、Seaspine、美敦力、史賽克和OSSEUS等。

在國內(nèi)，已有超過30家企業(yè)獲得3D打印骨科植入器械生產(chǎn)資質，如北京市春立正達醫(yī)療器械股份有限公司、湖南華翔醫(yī)療科技有限公司、北京維度生物科技有限公司和北京愛康宜誠醫(yī)療器材有限公司（愛康醫(yī)療）等。

3D打印骨科植入器械取證情況。圖源：Medtecchina

作為國內(nèi)金屬3D打印骨科植入物領域的領軍企業(yè)之一，愛康醫(yī)療目前擁有近30臺金屬3D打印機，包括電子束EBM和SLM激光設備，專注于骨科植入物生產(chǎn)。公司持有多個標準化金屬3D打印骨科植入物注冊證。2023年，愛康醫(yī)療實現(xiàn)營業(yè)收入10.94億元人民幣，與2022年持平；純利為1.1億元，同比微降1%。2024年上半年，公司銷售收入達6.57億元。盡管利潤微降，但愛康醫(yī)療在金屬3D打印骨科植入物領域的領先地位依然穩(wěn)固。

隨著科技的不斷發(fā)展，3D打印技術已成為現(xiàn)代制造業(yè)與醫(yī)療領域不可或缺的關鍵工具，并正加速融入醫(yī)療行業(yè)的各個細分領域。特別是在骨科植入物領域，3D打印技術展現(xiàn)出強大的潛力和廣闊的應用前景。其優(yōu)勢包括復雜結構制造、個性化定制、高效生產(chǎn)和低成本。2007年，意大利Adler Ortho公司率先推出3D打印髖臼杯。截至2019年底，全球已生產(chǎn)超60萬個3D打印骨科植入物，預計2027年將達400萬。2019年，3D打印骨科器械市場規(guī)模為14.5億美元，預計2028年增長至132億美元。

作為智能制造的核心領域之一，3D打印（增材制造）行業(yè)多次被納入國家頂層規(guī)劃，如《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》等。當前，我國3D打印行業(yè)呈現(xiàn)出強勁的發(fā)展態(tài)勢。在“十四五”期間，增材制造的重要性進一步提升，被明確為重點任務，規(guī)劃中特別強調要強化關鍵核心技術的攻關。

圖源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院

據(jù)南極熊3D打印網(wǎng)統(tǒng)計，2021年，3D打印業(yè)務收入超億元的企業(yè)中，深圳創(chuàng)想三維和縱維立方等領軍企業(yè)營收超10億元，另有16家企業(yè)營收超2億元，約60家企業(yè)年營收在5000萬至1億元之間。到2023年，行業(yè)有6家企業(yè)年收入超10億元，包括鉑力特、先臨三維、創(chuàng)想三維、縱維立方、拓竹科技和智能派。

[引用]

①　現(xiàn)實版“太乙真人”，武漢科研團隊用蓮藕代替鋼釘“重塑肉身”.IT之家.2025-03-04.

②　現(xiàn)實版“哪吒重生”！武漢科研團隊用藕實現(xiàn)重塑肉身，定制藕纖維支架促進骨細胞增殖.前瞻網(wǎng).2025-03-04.

③　媒體聚焦 丨 現(xiàn)實版“太乙真人”！科研專家用藕實現(xiàn)“重塑肉身”.武漢輕工大學微信公眾號.2025-03-01.

④　現(xiàn)實版“太乙真人”來了！武漢團隊用藕重塑骨骼，細胞療法行業(yè)將迎革命？.芳華永續(xù)微信公眾號.2025-03-04.

⑤　《哪吒2》重塑肉身照進科研？科學家用蓮藕“重塑骨骼”，8周內(nèi)實現(xiàn)超95%骨愈合率.DeepTech深科技微信公眾號.2025-03-06.

⑥　3D打印骨科植入器械市場需求空間廣闊 我國市場競爭將持續(xù)加劇.新思界.2024-12-11.

⑦　有源醫(yī)療設備展Medtec談3D打印技術骨科應用步入純國產(chǎn)化：國內(nèi)超30家企業(yè)獲證！.Medtecchina.2024-12-16.

⑧　預見2025：《2025年中國醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)全景圖譜》.前瞻產(chǎn)業(yè)研究院.2025-02-26.