第一颗3D打印完整心脏获百万大奖SEED AWARD奖项揭晓

来源:智东西    关键词:激光, , 激光技术,    发布时间:2019-11-21

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导语:用患者自己的细胞和生物材料“打印”了世界上第一个 3D 血管化心脏,这是第一次有人成功设计和“打印”了充满细胞、血管、心室的完整心脏。

智东西11月14日消息,昨晚,全球首个智慧生活创想者大奖——SEED AWARD 2019在深圳揭晓,来自以色列的3D打印心脏项目从1300多件参赛创意项目中脱颖而出,夺得百万现金大奖。该项目通过采用革命性的3D打印技术,打印出了全球第一个能解决排斥反应的心脏。

除了百万大奖,SEED AWARD还评选出3个Talent Prize(卓越奖),分别是通过提供生物电信号的AI应用方案来用于手语翻译的“诺百爱”、可缓解慢性神经疼痛的可穿戴设备的Sana Health、生产电力驱动飞机的Ampaire ,他们将各获得20万元的奖励。

▲晋级总决选的十强选手与评审团、主办方

从今年五月份开启大赛至今,来自全球的创想者们,带着他们用科技创新改变生活的前沿项目同台交锋,最终十强登上全球总决选的舞台。这些项目涵盖医疗健康、指挥交通、智能硬件等多个领域,并涉及到AI、物联网、生物科技等前沿技术,代表着新一轮产业革命中的先锋力量。

▲Smoot教授分享医学电子信息化的前沿趋势

“宇宙胚胎学之父”、诺贝尔物理学奖得主 George F. Smoot 在总决选当晚担任评审,并为获奖者颁发奖杯。Smoot教授表示:“大赛在科技界引起了高度关注。它是全球第一个强调科技创新的社会价值和人文温度的科创比赛,我也因此被吸引而来。”

另一位评审、图灵奖得主 Joseph Sifakis 认可大赛“对科技行业的发展有积极的驱动作用,特别是对全球创新人才的挖掘甄选有帮助,让他们得到了一个很好的展示机会”。

一、3D打印心脏、手术机器人,前沿技术与创新思维迸发力量

总决选当晚的专业评审团可谓星光熠熠,包括:“宇宙胚胎学之父”、诺贝尔物理学奖得主George F. Smoot,图灵奖得主、五院院士Joseph Sifakis,前以色列科技部首席科学家、享誉全球的计算机视觉、加密图形学、癫痫研究和数学教学领域专家Mina Teicher,中国顶尖的半导体芯片专家、清华大学微纳电子系教授尹首一,伦敦大学学院计算机科学名誉教授、英国皇家学会科学媒体专家Peter J. Bentley。

而总决选舞台上的项目,让大家看到了科技赋能美好生活的更多可能性。评委们纷纷对项目的精彩展示表示惊喜与肯定,也对创想者们给予了专业的点评与建议。

1、3D打印心脏,第一个充满细胞、血管、心室的打印心脏

特拉维夫大学的研究人员使用患者自己的细胞和生物材料“打印”了世界上第一个 3D 血管化心脏,这是第一次有人成功设计和“打印”了充满细胞、血管、心室的完整心脏。在这之前,再生医学领域的科学家只能通过 3D 技术打印出没有血管的简单组织,以促进心脏更完全地愈合。

就原理来看,项目团队Matricelf通过从志愿患者身体取出一份脂肪样本,然后将脂肪分离成细胞和非细胞材料,随后细胞被编程为多能干细胞(一类具有自我更新、自我复制能力的多潜能细胞,能分化成任何类型的体细胞),而非细胞材料(主要由胶原蛋白和糖蛋白组成)就被制成水凝胶,相当于印刷的「墨水」。

在与水凝胶混合后,细胞被分化成心脏或内皮细胞(后者是排列血管内表面的细胞),随后 3D 生物打印机就能够逐层构建生物组织,产生与患者特异性免疫相容的心脏贴片,通过 CT 扫描技术勾勒心脏形状、血管结构,最后,“打印”出整个心脏。

▲世界首个解决排异问题的3D打印心脏

虽然目前打印的器官还只有兔子心脏大小,但它拥有与人类心脏相同的腔室和血管,后续可以利用相同的过程创建真正的人类心脏。而这次使用患者自己“原生”的生物材料,消除了植入物被免疫系统排斥的风险,也是研究成功至关重要和创新的一点。目前还存在着很多艰难的挑战,这颗“印刷心脏”也需要进行进一步的研发,比如抽水能力、搏动泵血与身体的协作能力等等。

据世卫组织(WTO)数据,心血管疾病是全球造成死亡最多的病因,而心脏移植是目前终末期心力衰竭患者唯一可用的治疗方法,但心脏捐献者严重短缺,导致大量患者等不到心脏移植而死亡。这次的成果意味着,心脏移植将能够人工完成。

2、Pinpoint手术机器人,精准程度远超外科大夫

清华大学李卓团队关注到,中国在2018年确诊了80万的肺癌患者,而他们中的绝大多数在确诊时就已经是晚期,原因在于有近8000万的肺结节患者难以被准确穿刺诊断,从而在症状早期进行治疗干预。

▲Pinpoint手术机器人

李卓团队研发的Pinpoint手术机器人项目,通过机器臂辅助下针+呼吸跟踪的方式,可以准确穿刺5mm结节,精准程度远超外科大夫的徒手操作。手术机器人,利用三维重建技术,实时获取人体上表面信息同时计算肿瘤实时位置,从而控制机械臂准确、稳定完成肺癌活检穿刺手术。

它将大大降低肺癌确诊难度并减轻肺癌诊断给患者带来的疼痛和二次伤害。目前该项目已经与三甲医院合作进入到鼠、猪、犬动物实验阶段,效果远超医生手工精度。而因为采用了软硬件一体化的手段,还能够将原先30~60分钟的穿刺检测时间压缩到15分钟,大大提升医生的诊断效率。

3、Ampaire电动飞机,降低90%的燃料成本

清洁能源和航天航空也是创想者们所关注的重点领域。航空业的第三次革命已经开始,相较于传统飞机,来自美国的Ampaire团队所开发的完全由电力驱动的飞机,可使飞行更加干净、安静、安全、可靠、价格合理,且支线飞机运营、维护成本也可变得更低。

▲Ampaire电动飞机

传统飞机在每次降落时为了降低重量经常会空中放油,这会造成巨大的污染和资源浪费,Ampaire研发出一套电力推进系统专利,将清洁能源与航空航天相结合,引领飞机的电气化进程。相较于传统燃油飞机,Ampaire电动飞机将降低90%的燃料成本,减少50%的维修保养费用,并减少66%的起飞降落噪音。

凭借在储能、推进和飞机架构方面的重大创新,Ampaire团队正在最大限度地发挥飞机制造业的潜力。

4、Sana Health缓解慢性头痛的可穿戴产品,16分钟奏效

对于很多慢性疼痛患者来说,使用镇痛类药物是一种常见的治疗方式。然而这种疗法不但有可能让患者上瘾,随着时间的推移还有可能产生抗药性而失去效果,因此,Sana Health开始通过不同神经调控模式以及生物传感器,解密大脑痛觉形成原理,最终开发制造创新性的非侵入疼痛治疗方案。

Sana Health公司开发的FlowState技术,是全球首款非侵入式、生物治疗医疗器械,以智能可穿戴设备的形式为患者提供视觉和听觉刺激,仅需要16分钟,就能干涉慢性病患者大脑神经,形成脑半球平衡,以此达到缓解疼痛目的。

使用视觉和听觉刺激来缓解疼痛有多种优点,例如安全性更高,可以在家中使用。而且,头戴设备中集成了一个检测患者心律的传感器,可以通过检测患者的心律来调节刺激模式,提供个体化的神经调节。目前该公司致力于获得FDA的510(k)批准,用于治疗因为疼痛导致的失眠。

▲Sana Health研发可缓解慢性头痛的可穿戴产品

与目前医学上使用的阿片类镇痛药物相比,Sana Health方案的作用效果更快,并且没有成瘾性和药物的副作用。Sana Health的创始人Richard Hanbury本人之所以选择医疗创业,是因为他本人就因为车祸损伤,饱受长期慢性疼痛的影响。

而在AIoT方面的项目,则有通过研发柔性电子皮肤、让工业机器人有更灵敏触觉的Wootzano、将手机变成物联网基站的Nodle;智能硬件方面的项目,有实时监测空气污染、自动为婴儿开启防护屏障的Brizi,以及由河北工程大学的团队研发的城市下水管道清淤机器人等。SEED AWARD全球十强所带来的科技创新项目,都立足于将实验室里的科学研究应用到人们生活中的实际场景,通过技术让人类生活更加美好。

二、焦于“创想者”的创意、技术与社会价值

有别于部分聚焦商业模式、或是仅评审技术的创新大赛、科技大赛,SEED AWARD的舞台则聚焦于“创想者”的创意、技术与社会价值,通过发掘科技应用于生活的创新发明,嘉奖那些对生活满怀热情的创想者,去持续激发人们创造更美好生活。Bentley教授表示,“对于想在国际上拥有更高知名度、希望获得更多链接、并获得经济支持的创新项目而言,SEED AWARD是一个帮助他们成长的绝佳机会。”


人们对美好生活的向往与追求,从来都是驱动科技与文明进步的底层动因。面对健康、环境、交流等人类共同课题,全球有很多科技从业者默默深耕于此寻找答案。SEED AWARD号召他们站上聚光灯下的舞台,向世界展示他们的梦想、创意、努力和成就,从而得到更好的成长机会。他们也让世界看到了鼓舞人心的希望和力量,看到了美好生活的积极一面。舞台上的每一位创想者都是赢家,都值得尊敬与激励。科技行业也需要像SEED AWARD这样的舞台,激发科技创意持续源源不断的生命力。

SEED AWARD主办方实地集团自2006年从广州起步,一直秉承着敢为人先的“创新基因”,始于地产而不止于地产,不断将科技与生活连接,洞察挖掘用户需要,用创新打造领先于行业的人居品质。实地致力于为用户提供贯穿全生命周期智慧人居的解决方案,为用户提供的是不仅仅是房子,而是美好的生活。

实地集团董事长张量表示:“科技创新的路需要更多的探索,实地不但是做先行敢闯的人,更会号召更多有激情的创想者同路前行。”