3D生物打印

3D生物打印技术，利用干细胞为材料，按3D成型技术进行制造，一旦细胞正确着位，便可以生长成器官，“打印”的新生组织会形成自给的血管和内部结构。

　　业内人士指出，3D生物打印技术的市场规模或超百亿元，但技术有待一二十年后才有可能成熟。此外，监管部门对这一技术的临床应用尚未有监管措施出台，产业化路途道阻且长。

　　应用市场超百亿
3D生物打印技术需要人体细胞作为生物墨水。首先，研究者将从人们的骨髓或脂肪中提取出干细胞，通过生物化学手段，使它们分化成不同类型的其他细胞。随后，这些细胞将被封存成“墨粉”，每一滴“墨粉”里可能包含1万到3万个细胞。当3D生物打印机开动时，“墨粉”将通过打印头聚拢在事先设计的部位上，打印器官的雏形便逐渐显现。

　　3D打印顶尖咨询机构Wohlers2013年发布的一项报告显示，2012年3D打印市场年平均增长8.6%，总产值达到22.04亿美元，过去三年的年平均增长率为27.4%。2019年3D打印市场规模将达到60亿美元。其中，在医疗方面的应用市场份额占15.1%，预计2025年该市场可达到19亿美元，折合人民币超百亿元。

　　我国生物医用材料的临床试验起步于1960年代，近期一台生物材料3D打印机刚问世，目前已成功打印出较小比例的人类耳朵软骨组织、肝脏单元等。该生物材料3D打印机研发团队负责人徐铭恩说，和国际同类打印机相比，这台名为“Regenovo”的3D打印机不仅实现了无菌条件下的生物材料和细胞3D打印，而且新型的温控单元和打印喷头设计，能够支持从-5℃到260℃熔融的多种生物材料打印。“Regenovo”打印的细胞有着高达90%的存活率，存活时间最长为4个月。

　　中国工程院院士、华西医院骨科主任戴尅戎教授介绍，目前医疗行业3D打印技术的应用主要有以下几方面：一是无需留在体内的医疗器械，包括医疗模型、诊疗器械、康复辅具、假肢、助听器、齿科、手术导板等；二是个性化永久植入物，使用钛合金、钴铬钼合金、生物陶瓷和高分子聚合物等材料，通过3D打印骨骼、软骨、关节、牙齿等产品，通过手术植入人体；三是3D生物打印，即使用含细胞和生长因子的“生物墨水”，结合其他材料层层打印出产品，经体外和体内培育，形成有生理功能的组织结构。这项技术成功后，有望解决全球面临的移植组织或器官不足的难题。

　　技术审批挑战重重

　　“其实，细胞打印并不‘神秘’，但要打印出活体器官，也就是说让打印出的细胞结构具备生物功能，还要克服很多困难。”清华大学生物制造中心副主任林峰说，“这是我们最感兴趣，也是最具挑战性的。”

　　林峰介绍，目前国内外打印出的类组织，只有组织相似的结构，但不具备组织的功能。即使是看起来简单的组织，人工再造也面临巨大挑战。比如，皮肤是很薄的一层，但功能很多，除保护功能外，还有感觉、调温、出汗等功能。“我们正在考虑往人工皮肤组织里打印一些特殊的细胞，让它长出毛囊、皮腺。而且作为一个交叉学科，生物3D打印技术也亟须与不同学科进行交叉合作。目前高校的行政管理体制和考核机制，无法提供一个开放的学科交叉环境。”

　　西安交通大学教授李涤尘是国内最早研究生物3D打印技术者之一，在他看来，从第一层次到第四层次，技术重点正逐渐从对外形结构的研究转向对细胞自身行为的研究。他认为，要让打印出来的细胞能够存活并建立起自己的营养系统，至少得要一二十年时间才能实现。

　　而技术成熟之后，监管审批也有难关。“药监部门批准的产品都用于批量生产，可是生物3D打印做的是个性化产品，是药监部门未曾遇到过的，怎么对产品进行评估、审批都是问题。”李涤尘认为，对于已经成熟的技术，在保证客观安全的同时，产业化步伐要加快，监管水平也要提高。