《增材制造产业发展简报》2024年第06期（总第058期）

2024年7月2日第06期总第058期 【内容提要】 本期关注：《首台（套）重大技术装备推广应用指导目录（2024年版）》公示包含四类增材制造装备 政策追踪：财政部、工信部联合发文，中央财政资金支持增材制造等战略性新兴产业 技术进展：利用3D打印治疗钙化主动脉瓣病 行业动态：超30家中国增材制造企业亮相2024北美RAPID+TCT展 典型应用：增材制造柔性轴空客A350升力系统部件获批量生产批准 成员展示：广东省科学院新材料研究所 中国增材制造产业联盟成立于2016年10月19日，是 在工业和信息化部指导下，由增材制造领域的企事业单位、高等院校、科研机构、产业园区等128家相关单位，按照自愿、平等、互利、合作的原则，共同发起组成的跨行业、开放性、非营利性的社会组织，秘书处设在工业和信息化部装备工业发展中心。联盟现有成员400余家，已设立工作组8 个，是中国增材制造领域层次最高、规模最大的行业组织。 中国增材制造产业联盟立足于为我国增材制造产业搭建合作与促进平台，着眼于将政府与产业界、顶层设计与企业实践紧密结合起来，致力于支撑行业管理、聚拢行业资源、营造创新环境、促进交流合作，助力中国增材制造产业发展壮大。 本期关注 2024 为全面贯彻党的二十大精神，认真落实全国新型工业化推进大会部署，充分体现重大技术装备创新发展成果，支撑优化实施首台（套）重大技术装备政策体系，经地方工业和信息化主管部门、央企集团、相关行业协会推荐，专家评审，征求意见等程序，修订形成的《首台（套）重大技术装备推广应用指导目录（2024年版）》目前正在公示。 中国增材制造产业联盟秘书处支撑修订的《首台（套）重大技术装备推广应用指导目录（2024年版）》第一部分“高端工业母机”第六小节“增材制造装备”部分对微尺度粉末床熔融装备，全覆盖多激光粉末床熔融装备，超大幅面粉末床熔融装备，多电子束选区熔化四类增材制造装备的核心技术指标做了详细说明。 图1文件截图 政策追踪 6月18日，财政部、工业和信息化部联合印发通知，部署通过中央财政资金进一步支持专精特新中小企业高质量发展工作，为加快推进新型工业化、发展新质生产力、完善现代化产业体系提供有力支撑。通知中明确指出，2024—2026年，将聚焦重点产业链、工业“六基”及战略性新兴产业、未来产业领域（以下称重点领域），通过财政综合奖补方式，分三批次重点支持专精特新“小巨人”企业（以下称“小巨人”企业）高质量发展。 图2通知截图 通知提出，将围绕科技创新与产业创新相结合，培优企业与做强产业相结合，通过中央财政资金引导和带动，充分发挥地方主动性和积极性，进一步提升专精特新中小企业创 新能力和专业化水平，增强产业链配套能力，加大对专精特新中小企业培育赋能，发挥“小巨人”企业示范引领作用，促进更多中小企业专精特新发展。 5月31日，上海市经济和信息化委员会、上海市发展和改革委员会、上海市财政局等七部门联合印发《上海市推动工业领域大规模设备更新和创新产品扩大应用的专项行动》 （以下简称《专项行动》）。 此次《专项行动》共提出六大行动，涉及21条具体举措，行动包括：重点领域先进设备更新、技术改造设备焕新、数字经济赋智赋能、绿色低碳转型、创新产品扩大应用、质量和标准提升。其中，第十五条措施为有序推进再制造和梯次利用。明确指出，要发展汽车零部件、航空发动机、船舶机械、精密仪器等产品领域的高端智能再制造，推广应用无损检测、增材制造、柔性加工等技术工艺，探索在风电光伏等新兴领域开展高端再制造业务。《专项行动》中提到的“有序推进再制造和梯次利用”意味着政府将支持和鼓励废旧产品和材料的回收利用，这为增材制造行业开辟了新的应用场景和市场。 近日，福建省工信厅、省发改委等五部门研究制定了《福建省加快新材料推广应用和产业高质量发展行动方案（2024 —2026年）》。方案提出力争至2026年，全省新材料产业 产值超7000亿元。方案中突出强调了增材制造等前沿材料的前瞻布局与发展，明确重点推动增材制造材料的重点产品稳量批产。 6月4日，河北省制造强省建设领导小组印发《河北省加快制造业技术改造升级行动方案》，组织实施以新一轮大规模设备更新为重要抓手的软、硬件一体化改造升级行动。到2027年，工业领域设备投资规模较2023年增长25%。方案提出，以生产作业、质量管控等环节为重点，推动数控机床、增材制造、工业机器人等通用智能制造装备更新。 技术进展 3D 钙化主动脉瓣病（CAVD）是一种活跃、细胞驱动、进行性疾病，其特征是瓣膜纤维化增厚，随后发生叶瓣钙化、瓣膜狭窄，最终导致心力衰竭和死亡。部分原因是由于缺乏适当的实验模型来帮助我们建立药物干预发展的分子基础，目前没有有效的药物可供使用。主动脉瓣（AV）叶片由其细胞外基质（ECM）组成的三个不同层次定义：富含胶原的纤维层、富含蛋白多糖的海绵层和富含弹性蛋白的心室层。瓣膜间质细胞（VICs）是AV中最常见的细胞类型。在生理条件下，VICs是静止的类成纤维细胞样细胞，并通过增殖和组织重塑维持瓣膜的稳态。然而，在病理条件下，这些VICs变得活化，并转化为肌成纤维细胞样细胞或促钙化的成骨细胞样细胞，在ECM中积极沉积羟基磷灰石。嵌入在更硬的纤维层中的VICs推动钙化扩散到海绵层，而相对不受影响的是心室层。因此，能够在易患疾病的纤维层等环境中研究VICs的能力对于增加对CAVD病理学的理解至关重要。在CAVD中，感受力敏感的瓣膜细胞对纤维化和钙化引起的组织硬化做出反应，进一步推动病理生理过程。由于缺乏（i）能够重现这种复杂环境的适当实验模型以及（ii）对新型工 程主动脉瓣（AV）模型性能进行基准测试，目前没有药物治疗CAVD的药物。 来自美国哈佛大学医学院的ElenaAikawa团队建立了一种基于生物材料的CAVD模型，模拟了人类易患纤维层的生物力学特性，并将其3D生物打印到96孔板中。通过液相色谱串联质谱分析细胞蛋白质组和囊泡组，比较了3D生物打印模型与传统的2D单细胞培养模型与人类CAVD组织之间的差异。3D生物打印模型高度重现了CAVD细胞蛋白质组 （与2D蛋白质的70%相比，达到94%）。将细胞和囊泡数据集整合起来，识别出与AV钙化普遍相关的已知和未知蛋白质。哈佛大学医学院的研究团队研究探讨了2D和3D生物工程系统如何重现人类疾病的独特方面，将多组学作为一种评估高通量生物工程模型系统的技术，并为未来的药物发现提供了潜力。相关工作以题为“Intracellularproteomicsandextracellularvesiculomicsasametricofdiseaserecapitulationin3D-bioprintedaorticvalvearrays”的文章发表在《Science Advances》。 图3发表截图 创新型研究内容该研究利用细胞和EV蛋白质组学，通过评估作为静态生物力学特性的函数发生的细胞和EV蛋白质组水平的变化，全面而整体地表征体外模型对该疾病的重现。此外，该研究还开发、验证并对CAVD发病机制的3D生物工程模型系统进行基准测试，这些模型系统与高通量药物筛选平台兼容。纳米压痕测量的热图显示了水凝胶表面上的空间分辨率一致性的生物力学测量结果，并通过定量分析重现了已知的层特异性生物力学特性。由于钙化主要发生在主动脉瓣的纤维质层，因此后续的实验中使用了类纤维层的水凝胶模型。 图4主动脉瓣模型的3D生物打印 通过展示在96孔板生物打印水凝胶阵列中广泛调节生物力学特性的能力，使其覆盖一系列（病理）生物学相关的硬度范围，随后的实验专注于与疾病相关的类纤维层水凝胶，重现了易患疾病的主动脉瓣区域的生物力学特性。先前的研究已经显示，培养14天后，VIC封装的水凝胶模型在不同培养条件下的钙化情况存在显著差异，借此指导了该研究的培养时间表。在正常培养基（NM）或两种刺激钙化的培养基：有机磷酸盐成骨培养基（OM）或无机磷酸盐促钙化培养基（PM）中培养14天后，类纤维层水凝胶中的VIC在所有培养基类型和重复实验中维持了较高的存活率（图2A，顶部和B，左侧）。瓣膜钙化可以是不同过程的产物，例如类骨母细胞样VIC的活性矿物沉积，或与细胞凋亡相关的钙化，后者通常被认为是体外培养的人工过程。末端脱氧核苷酸转移酶介导的脱氧尿苷三磷酸核苷酸末端标记（TUNEL）染色显示，在所有水凝胶和培养条件中，几乎没有与细胞凋亡相关的细胞死亡，证实钙化很可能不是由细胞死亡相关的钙积累介导的（图2A，底部和B，右侧）。通过使用近红外钙示踪剂（Osteosense680）对类纤维层96孔水凝胶阵列中的钙化进行了评估。 图5在有机磷酸盐和无机磷酸盐培养基条件下，培养在类纤维层水凝胶中的VICs保持存活，并诱导钙化 一旦细胞存活和钙化诱导得到确认，该研究使用基于质谱的蛋白质组学方法评估了3D生物打印的VIC水凝胶CAVD阵列条件下与传统的2DVIC单细胞培养条件下分别对原生CAVD组织表型的重现能力（CAVD）。在3D和2D条件下，鉴定出了超过2500种蛋白质，两种体外模型之间的鉴定蛋白质的重叠率超过99%。为了去除培养准备过程中可能产生的潜在背景污染物，该研究还探究了仅含细胞外水凝胶的蛋白质组，并对其与Hathewayahistolytica（胶原酶来源）、猪（GelMA/HAMA来源）、牛（培养血清来源）和人类（用于识别目标蛋白质组同源性）蛋白质组进行了比对。随后的分析中包括了CAVD组织来源的细胞。未经过滤的主成分分析（PCA）显示了按模型类型和钙化培养基处理进行的三种蛋白质组的无偏聚类。在2D和3D体外模型之间，测 得的蛋白质组中有48%的差异丰度，而CAVD与2D或3D之间的差异丰度不到30%。这表明体外模型的细胞蛋白质组之间的差异比它们与新鲜组织的细胞蛋白质组之间的差异更大。接下来，该研究确定了表征2D和3D条件之间以及体外模型与组织之间关键差异的基因本体论（GO）术语，2D培养中的蛋白质与血小板聚集、同型细胞间粘附、典型糖酵解和肌动蛋白丝解聚相关，而3D培养中的蛋白质与胶原纤维排列、蛋白质N-和O-糖基化、COPI包被小泡运输以及线粒体组织相关。最后，分离的CAVD细胞中富集了与调节免疫反应、补体激活和糖脂转运相关的蛋白质，与原生CAVD中存在的免疫细胞浸润一致。 图6CAVD水凝胶模型的细胞蛋白质组学揭示了模拟病理过程的转化靶点 该研究的目标是将体外培养的细胞蛋白质丰度与CAVD 来源的细胞蛋白质丰度进行相关性分析。成对相关性分析显 示，所有体外培养基条件之间相关性都很高（r>0.9）。全面的蛋白质组相关性分析显示，2D和3D细胞与CAVD细胞之间存在显著相关性（2Dravg=0.82；3Dravg=0.79）。接下来，将2D和3D蛋白质丰度与所有培养基条件下的AV数据集进行比较。在2D模型中，与原生CAVD相比，NM是具有最多的差异蛋白质，而PM是具有最少的差异蛋白质；与之不同的是，3D阵列中的细胞蛋白质中很少有与CAVD有差异丰度的蛋白质。总体而言，3D模型在94%的测量蛋白质中重现了CAVD细胞蛋白质丰度的特征，而2D模型则重现了70%的蛋白质丰度。这表明3D模型可能在整体上最适合识别在疾病诱导过程中蛋白质丰度变化，这种变化最接近于在原生组织中观察到的变化。接下来，该研究使用蛋白质趋势分析来确定在2D和3D条件下，哪些关键蛋白质最能重现CAVD细胞蛋白质组。在2DPM条件下，重现CAVD丰度的蛋白质与细胞粘附（CDH13和ARHGDIB）和细胞骨架组织（PACSIN2、CNN2和THY1）相关。在3D条件下，OM和PM培养基都重现了与超分子纤维组织（MFAP4、COL18A1和TMOD1）、脂蛋白代谢（APOA1和APOE）、负调节内皮细胞增殖（SCG2、PDCD10）和脂肪酸β-氧化 （ATFA和ECHS1）相关的CAVD蛋白质丰度。该研究还发现了一组在所有3D培养基条件下与CAVD组织趋势一致的蛋白质。这种以细胞蛋白质组为