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全球风口 丨 你的全球科技前哨侦察兵
据IDTechEx预测，到2025年，全球3D打印市场需求为70亿美元，预计其中一半来自3D生物打印领域。
随着3D打印技术的迅猛发展，人类已能够3D打印纳米级的结构。那么，到底3D打印器官可以用于器官移植么？目前在医疗中主要用于哪些方面呢？
自19世纪中叶以来，研究人员一直用玻璃和塑料培养皿一层层地培养细胞。这种方法是生物学研究的基石，研发脊髓灰质炎、天花疫苗、胰岛素等都离不开它。自从有了3D打印技术，生物学家们开始放弃分层培养细胞的做法，着手研究三维器官培养物，即类器官。
借助合适的细胞外基质，干细胞将增殖成超细胞网络，自发形成三维结构，模仿器官的真实状态。类器官有望减少对动物试验的需求，并提供改进的模型来了解疾病的发生过程。
器官移植一直是治愈器官衰竭患者最直接的手段，但是却面临不少困境：
一是移植器官与本体的排斥反应还未完全解决，
二是可供移植的器官十分稀缺。
由于人体组织的复杂性，器官构建绝不是生物打印材料的有序堆积而已。目前还没有人打印出功能齐全、可移植的人体器官，但科学家们离这一目标越来越近，他们正在制造可用于药物测试的组织块，已能打印出结构相对单一的器官，比如气管、血管。
·Organovo：3D打印血管
2010年美国Organovo公司率先实现了3D打印血管的商业化进程。
位于加利福尼亚州圣迭戈的Organovo，创办于2007年，主要业务是将3D打印的人体组织出售给制药公司，用于药物的研发和测试。
Organovo的3D打印肝脏组织exVive3D可以连续保持功能长达40天，目前已经开始售卖给药企开展药物测试。2015年4月，Organovo与默克和欧莱雅达成合作协议，利用Organovo的3D打印技术，打印皮肤和其他细胞。
·用于测试药物的3D打印心脏
2019年，以色列特拉维夫大学George S. Wise生命科学学院的Tal Dvir教授领导的团队成功地利用从患者身上提取的组织制造出首个3D打印心脏。
这是世界上首次通过工程学设计，打造出具有细胞、血管、心室的完整心脏。研究人员估计，可能在10到15年内打印出定制化的器官和组织，从而解决捐赠器官不足和移植排异的风险。同时，这项创新技术还可以用来进行药物筛选。
科学家们从患者身上采集了脂肪组织，并且将其中的细胞和非细胞物质分离开来。分离出的细胞随后与特制的打印材料混合到一起打印出适合患者的心脏组织。打印出的组织包含心肌、血管和细胞外基质，它们通过生化、机械和电气方式将不同的细胞连接起来。
从培养皿转移到3D打印组织可以显着改善药物测试，节省宝贵的时间和金钱，并有望生产出更安全有效的药物。为此特拉维夫大学与拜耳（Bayer）公司签署了一项合作协议，开发和验证用于体外心脏毒性筛查的平台。
·3D打印带血管的皮肤
2019年11月，美国伦斯勒理工学院研究人员最新研发出一种3D打印技术，可以制造出带有血管的活皮肤，这项技术朝着创造更接近人体自然皮肤移植物的目标迈出了重要一步。
虽然过去人们已经能够将简单类型的细胞放在一起进行打印，制造出一种类似人类皮肤的组织，但它面临着一个问题，因为此类的皮肤组织没有血管，无法与宿主完全结合，最终还是会坏死。皮肤中的血管非常重要，因为它能从宿主细胞获得营养给移植皮肤，同时有助于清除代谢产物。所以在宿主与移植物之间如果缺少了这个连通渠道，移植的皮肤就无法存活。
研究人员将更多种类的细胞进行结合，包括黑色素细胞、内皮细胞和外膜细胞，并利用3D打印技术形成了功能性血管。通过将该皮肤移植到动物伤口发现，它能够与动物的皮肤、组织完美的结合。下一步，研究人员试图让移植皮肤的结构更复杂，功能更加强大，甚至考虑如何将它应用于烧伤患者的治疗。
·3D打印器官，可以用于移植了么？
3D打印还有很多难题需要解决，实验室成功不等于产业化成功。对医疗产品来说，在应用于人体之前必须在安全性、有效性方面符合临床要求，需要大量的实验验证。
一个不含细胞的用于组织修复的3D打印产品从研发到上市，大致需要5年到6年时间。而含活细胞的3D打印产品，因尚有诸多技术难题待突破，还很难估算上市时间。
在8月13日【前哨科技特训营】课程私享群中，就有学员问3D打印到底能不能打印器官？小编节选王煜全老师的回答，供大家参考哈～
王煜全
全球科技投资人、海银资本创始合伙人
第一，3D打印器官其实不是真的3D打印，是要事先培养好细胞，然后把细胞一层层堆叠起来，中间用“生物胶水”粘起来，更像金属3D打印，金属粉末堆叠，然后烧结；
第二，没有复杂结构的器官能打印，有复杂结构的打印不了，但很遗憾，大多数器官都有复杂结构，比如肾，不是一堆肾脏细胞的堆叠，而是要形成一个个很小的肾小球，这种复杂结构、甚至涉及到不同功能的多种细胞，3D打印就做不了，所以在构建可替代的人类器官上，目前3D打印用处不大，还得靠启菡生物（基因编辑技术用于异种器官移植）的路数；
第三，现有的3D打印也不是没有用，能做成器官芯片(Organ-on-a-chip,OOC)就是模拟整个器官和器官系统活动、力学特性和生理反应等的多通道3D微流体细胞培养芯片。
芯片上的器官，可以测试新药的代谢机理，更接近人类的真实代谢状况，在新药研发上有用，将来有希望部分替代临床实验。
关于3D打印人体器官的未来发展和应用空间，你有什么看法呢？欢迎留言和我们互动。
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