生物打印的案例
弗萊堡大學Prasad Shastri實驗室《Adv.Sci》綜述：連接3D生物打印和臨床轉化的生物橋梁
自3D 生物打印首次被報道后，該領域得到迅速發展。相較于傳統的組織工程，3D生物打印具有能夠制造特定結構的優勢，是有望能轉化進入臨床應用的生物制造方法。然而截至目前很少有真正進入臨床試驗的研究，究其原因在于研究3D生物打印的科學家和臨床醫生所關注的點不同，導致無法實現標準統一。如何跨越這道鴻溝，步入臨床應用的通途是3D生物打印領域接下來面臨的挑戰。作為生物打印的主體，生物墨水的角色尤其重要。3D生物打印的臨床轉化與新一代的生物墨水的開發密不可分。對此，弗萊堡大學高分子研究所的Shastrilab對目前3D生物打印技術（擠壓成型式）進行了總結并提出生物墨水開發的五個階段（TRL1-5），生物墨水需要具備的特性和標準化的工具，以期對未來研究3D生物打印的研究者提供一些參考（圖1）。
圖1 生物墨水開發的五個階段以及各階段涉及到的標準化工具
此前有學者將生物墨水定義為“能夠適用于自動化制造和成型的包含細胞的配方，可包含生物活性成分和生物材料”。這一定義強調了細胞在生物墨水中的重要性。然而在真實的打印中，生物材料本身的作用不可忽視。在構建復雜結構的例子中，細胞的打印幾乎離不開生物材料的支撐。生物材料不僅扮演了傳遞細胞的作用，其本身對細胞和其他生物活性物質的影響更是不容小覷。早在本世紀初年就有學者提出生物材料的指引作用，其給內含細胞提供了機械力、物理、化學和生物信號。因此本文將生物墨水中的介質（生物材料）比喻為空白的畫布，通過后期的控制和改性具有特定的生物學功能和理化特性，比如引入特殊的基團控制其交聯機制，調控內部原有基團的比例而操控硬度，或者接枝生物小分子使其具備特定的生物功能。
展開 3D生物打印平臺治療結腸癌，CTIBIOTECH新技術
2021年11月30日，南極熊獲悉，再生醫學公司CTIBIOTECH開發了一個新的3D生物打印平臺，可以為結直腸癌患者直接提供更具有針對化的藥物。
據了解，該平臺是由普羅夫迪夫醫科大學和保加利亞的UMHAT-歐洲醫院合作開發的，能夠生產出具有成本效益和可重復的人類結腸癌疾病模型，也可用于化療篩選。
CTIBIOTECH公司總裁兼CSOColin McGuckin教授說："癌癥療法的進步需要新的人體模型來完成藥物測試，而我們的3D模型開創性地提供了準確的長期測試策略，用以幫助患者。“
△CTIBIOTECH的生物打印平臺開發出了具有成本效益的、強大的、可重復的結腸癌模型。圖片來自CTIBIOTECH。
CTIBIOTECH的生物打印技術
CTIBIOTECH公司的核心目標之一是通過開發3D生物打印人類癌癥模型來減少藥物開發的成本和時間，這些模型可用于為個別患者確定最有效的治療方法。在過去的七年里，該公司內部一直在開發3D生物打印技術，以擴大其用于皮膚研究的3D組織工程能力。
CTIBIOTECH之前與化學公司BASF的Care Creations部門合作，對人類皮膚腺體的3D組織模型進行研究，并在此基礎上開始開發一種能夠將皮脂腺（皮膚）微腺排列成皮膚病模型的3D生物打印機。
該公司過去還曾與瑞典3D生物打印機供應商CELLINK合作，研究癌癥患者的新療法。他們使用CELLINK公司的機器在實驗室中創建腫瘤組織模型，并樂觀地認為這可以減少臨床前藥物篩選中進40%的昂貴損耗率。
最近，作為NOVOPLASM項目聯盟的一部分，CTIBIOTECH成為世界上第一個3D生物打印完整免疫人類皮膚的公司。
展開 3D生物打印模擬血管組織
2018年8月28日，南極熊從外媒獲悉，布里格姆婦女醫院的研究人員開發了一種3D生物打印管狀結構的方法，可以更好地模擬人體內的天然血管和導管。 3D生物打印技術允許微調打印組織的特性，例如層數和運輸營養素的能力。 這些更復雜的組織為受損組織提供了潛在可行的替代品。
“體內的血管不均勻，”該研究的資深作者，BWH醫學系的生物工程師Yu Shrike Zhang博士說。 “這種生物打印方法可以生成復雜的管狀結構，模仿人體系統中的結構，比以前的技術具有更高的保真度。”
為了制作生物3D打印機的“墨水”，研究人員將人體細胞與水凝膠混合，水凝膠是一種由親水聚合物組成的柔性結構。然后，他們優化了水凝膠的化學性質，使人體細胞在整個混合物中增殖。
接下來，他們用這種生物墨水填充3D生物打印機的墨盒。他們還開發了一種定制噴嘴，可以連續打印最多三層的管狀結構。研究人員解釋說：“這些可灌注的管狀結構可以在生物打印管的長度上以規則的間隔從單層連續調整到三層。”
許多疾病損害管狀組織：動脈炎，動脈粥樣硬化和血栓形成損傷血管，而尿路上皮組織可能遭受炎性病變和有害的先天性異常。
研究人員發現，他們可以打印出模仿血管組織和尿路上皮組織的組織。他們將人尿路上皮和膀胱平滑肌細胞與水凝膠混合，形成尿路上皮組織。為了打印血管組織，他們使用人內皮細胞，平滑肌細胞和水凝膠的混合物。
打印管具有不同的尺寸，厚度和性質。 Zhang表示，生物打印組織的結構復雜性對其作為天然組織替代品的可行性至關重要。那是因為天然組織很復雜。例如，血管由多層組成，而多層又由各種細胞類型組成。
該團隊計劃繼續進行臨床前研究，以在測試安全性和有效性之前優化生物墨水成分和3D打印參數。
“我們目前正在進一步優化參數和生物材料，”Zhang說。
展開 生物3D打印專利戰開打：Cellink與Organovo 互相起訴專利侵權
△早在2019年，Organovo就遇到了圍繞其肝臟3D生物打印技術的問題，圖片來源：Organovo
股東們隨后選擇投票反對合并，此后合并被完全叫停。過去，Organovo也曾在特拉華州的法庭上為挽回聲譽而斗爭，贏得了一場針對投資者Georgi Dimitrov的高調訴訟，在這場訴訟中，他被認定犯有進行 "抹黑 "的罪行，并獲得了3800萬美元的判決。
現在，通過對CELLINK公司的法律訴訟，Organovo公司正在尋求挑戰其三項專利的侵權行為，據說這些專利與BIO X 3D生物打印機有關，此外還有一項它從密蘇里大學獨家授權的專利。
無論如何，根據2021年7月27日提交給德克薩斯州韋科市聯邦法院的訴狀，Organovo公司正在為CELLINK公司被指控侵犯的專利尋求現金賠償，并要求法院下令阻止進一步使用其知識產權。
生物打印的潛力越來越大
雖然生物打印整個器官仍有一段距離，但這項技術正日益顯示 潛力， 未來的應用和可能的盈利能力已開始吸引 行業大公司的注意。例如，3D Systems公司在打印到灌注的再生醫學項目中取得了重大進展，并在2021年5月收購了生物打印公司Allevi。
Desktop Metal公司也開始對生物打印技術表現出相當大的興趣，在2021年3月成立了Desktop Health，后來收購了Beacon Bio。在此過程中，Desktop Metal獲得了Beacon Bio的'Phonograft'三維生物打印技術的權利，這項技術旨在實現人類耳膜的再生。
此外，歐盟已經支持EPFL分拆出來的Readily3D公司3D打印人類胰腺的活體模型。據報道，這家公司已經能夠在短短30秒內制造出基于干細胞的生物組織。
展開 
突破：生物3D打印肝臟組織移植手術成功，小鼠細胞生存活力高
導讀：2021年7月20日，南極熊獲悉，韓國3D生物打印機制造商T&R Biofab首次通過生物打印技術成功制造了肝臟組織，并將其移植到動物試驗對象體內。如果未來有一天3D打印人類肝臟可以移植到患者體內，你也不要覺得不可能。
T&R biofab研究人員采用一臺改良型3DX生物打印機，將球形微組織塑造成結構，這些結構復制了人類肝臟內的 "小葉"。一旦植入實驗室小鼠體內，所產生的 "微器官 "顯示出良好的生存能力和結構穩定性，有可能使它們向未來的肝臟再生療法邁出重要一步。
T&R Biofab公司科學戰略主管Paulo André Marinho說："我們的研究重點是，3D生物打印實際上可以使細胞三維結構發生變化。我們制作了一種表型相關的組織，一旦注入動物體內，其增殖效果大大優于沒有結構的3D打印對應物。此外，它似乎是第一個成功地完全生物打印高度組織化的構造，移植后幾乎沒有觀察到細胞死亡或纖維化的組織。"
△研究人員開發的3D生物打印和植入技術。圖片來自《Advanced Materials journal.》
生物打印的肝小葉
一般來說，人體是由幾個不同的多鱗片組織和器官組成的，肝臟是一個特別高度血管化的例子。在人類的肝臟中，大約80%是由被稱為肝小葉的小功能單元組成的，而3D生物打印技術的進步正日益使復制這些構件成為可能，并創建更厚、更可行的軟組織模型。
然而，培養這些肝細胞仍然被證明是困難的，特別是當試圖為潛在的移植提供具有足夠血管化和細胞活力的生物打印器官。生物打印小葉的主要缺點之一在于用于創建它們的技術，因為基于紫外線的方法往往需要使用交聯劑，而交聯劑可能對肝細胞有毒，破壞它們的活力。
展開 哥本哈根大學開發新的生物3D打印方法監測復雜的組織結構
由哥本哈根大學生物系教授領導的國際研究團隊開發了一種新的生物3D打印方法，用于監測復雜的組織結構。
教授與德國的同事一起，將氧敏感納米粒子用于凝膠材料，可用于復雜，生物膜和組織樣結構的3D打印。活細胞以及內置化學傳感器。
3D打印是一種廣泛的技術，用于生產塑料，金屬和其他非生物材料中的物體。同樣，活細胞可以用生物相容性凝膠材料（bioinks）進行3D打印，這種3D生物打印是一個快速發展的領域，例如在生物醫學研究中，干細胞以3D打印結構培養，模仿組織和骨骼的復雜結構。這種嘗試缺乏對生物打印結構中生長的細胞代謝活動的在線監測，目前，這種測量很大程度上依賴于破壞性采樣。目前開發的解決方案正在申請專利。
在水凝膠中含有綠藻（衣藻）的生物3D打印結構。圖片：Anja Lode，德累斯頓工業大學
該小組通過將發光氧敏感納米顆粒實施到印刷基質中來開發功能化生物鏈。當藍光激發納米粒子時，它們發出與局部氧氣濃度成比例的紅色發光 - 氧氣越多，紅色發光越少。可以用相機系統對生物打印的生物結構上的紅色發光和因此氧的分布進行成像。這允許氧氣分布和動力學的在線，非侵入性監測，其可以映射到3D生物打印構造中的細胞的生長和分布，而無需破壞性取樣。
重要的是納米粒子的添加不會改變生物聚合物的機械性能，例如在印刷過程中避免細胞應力和死亡。
最近發表的研究證明了如何校準和使用用傳感器納米顆粒功能化的bioinks，例如，用于監測具有一種或幾種細胞類型的生物打印結構中的藻類光合作用和呼吸作用以及干細胞呼吸。
這是3D生物打印的一個突破。
展開 ：冷凍生物打印技術的研發、優化和應用
現有生物打印組織的一個顯著缺點是由于制造和儲存的復雜性而難以廣泛應用。近日，哈佛大學醫學院Y. Shrike Zhang教授課題組報道了一種獨特的冷凍生物打印策略，通過結合擠出式生物打印和冷凍保存，同時制備和冷凍保存負載細胞的組織結構。通過使用具有精確可控溫度的冷凍板設計以及冷凍保護生物墨水的優化，來研究冷凍生物打印的可行性和有效性（圖 1）。有意思的是，原位冷凍過程進一步提高了載有細胞的水凝膠生物墨水的可打印性，以實現打印自由形式的結構。研究進一步評估了生物墨水不同成分在低溫冷凍生物打印環境下對細胞活性的影響，而功能性最終通過細胞分化和雞胚離體實驗進行了驗證。該方法將對生物打印組織結構的儲存和運輸產生深遠影響，使得其將來的應用轉化性得以顯著提高。
圖1 用于同時制備和冷凍保存的冷凍生物打印示意圖。
該文章以“Freeform Cell-Laden Cryobioprinting for Shelf-Ready Tissue Fabrication and Storage”為題發表在《Matter》上。哈佛大學醫學院、McGill大學聯合培養博士Hossein Ravanbakhsh，哈佛大學醫學院、四川大學華西臨床醫學院聯合培養博士羅澤宇，哈佛大學醫學院、鄭州大學訪問學者張響為論文的共同第一作者，通訊作者為哈佛大學醫學院Y. Shrike Zhang教授。
展開 融資680萬美元，Healshape用患者活體細胞3D生物打印乳房植入物
△生物打印的乳房植入物含有患者細胞，以提高移植成功率，圖片來自Healshape
法國Healshape 獲得680萬美元A輪融資
2022年1月23日，南極熊獲悉，法國再生醫學初創公司Healshape在A輪融資中籌集了680萬美元（約4300萬人民幣），他們利用活體患者細胞開發3D生物打印乳房植入物。
這家公司得到了技術轉讓加速公司Pulsalys SAS的支持，自2020年1月啟動以來，已經從法國獲得了超過100萬美元的公益資金和補貼。
Healshape的使命是為接受乳房切除手術的乳腺癌患者，提供特定的3D生物打印乳房假體。這些假體幾乎可以打印成任何形狀和大小，并能夠幫助重建乳房和乳頭，而沒有假體排異的風險。
Healshape公司首席執行官SophieBrac de la Perrière說："女性患者將在6至9個月內恢復自己的乳房，而且沒有生物假體的痕跡。這將幫助患者接受自己的形象，并重新對自己的身體感到滿意。"
△Healshape科學家3D生物打印定制的乳房植入物，照片來自Healshape
之前，乳房重建手術一般會使用人造植入物，或者來自其他人類和動物的軟組織基質。這些來源的植入物總是存在免疫反應的風險，會延緩愈合的過程。
Healshape的組織工程方法通過將3D生物打印技術與取自患者本身的活細胞培養物相結合來解決這些問題。
生物打印可吸收的乳房假體
Healshape公司的生物假體技術依賴于一種可吸收的水凝膠，它可以被3D生物打印成任何自由形態的形狀。植入人體內后，患者自己的身體細胞的脂肪轉移有助于乳房植入物的定植，并使其發展成天然的乳房組織，而所有這些水凝膠則逐漸被吸收和替換。
展開 Biomacromolecules：富含巰基的多功能高分子交聯劑用于生物打印
基于擠出的生物打印是一種新興的3D打印技術，適合制造細胞裝載的特殊結構。“生物墨水”影響著打印可行性、結構穩定性，以及打印后細胞的活力。通常，水凝膠是細胞封裝和培養的理想材料，研究人員已經開發了多種通過擠出成形或光照形成水凝膠的生物墨水材料，例如膠原蛋白、海藻酸鹽、明膠甲基丙烯酰(GelMA)、聚(乙二醇)二丙烯酸酯(PEGDA)等。
其中，基于 GelMA 的生物打印材料在再生醫學領域表現得更良好，它具有易于處理、免疫原性低、成本低廉等優點。此外，作為一種基于明膠的水凝膠，GelMA包含肽可裂解的序列，例如精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸 (RGD) 和基質金屬肽酶 (MMP)基序，這對細胞粘附、遷移和生長來說至關重要。
然而，GelMA在交聯機制方面卻有著明顯的缺陷，因為它通過自由基介導的鏈增長聚合進行光交聯，容易受到氧抑制并導致活性氧(ROS)積累，這對裝載的細胞或蛋白來說是不利的，非常容易造成細胞的死亡或蛋白功能的喪失。相較于此，硫醇-烯化學的簡單高效、對環境氧氣不敏感，并且其逐步增長聚合的過程中會消耗ROS，從而保留了細胞和蛋白質的生物活性。
因此，本文作者以明膠-降冰片烯(GelNB)為生物墨水基質，以硫醇化肝素(HepSH)為交聯劑，擠出后在光照條件下(365 nm)通過快速的逐步聚合制備了適合細胞負載的GelNB/HepSH水凝膠(圖1)。
圖1. 分別利用
GelMA 和
GelNB/HepSH 生物墨水進行細胞負載生物打印的示意圖。
展開 3D器官打印將成為生物治療的新突破點
打印器官上市未來可期
任博介紹，3D生物打印的應用主要有三個階段：體外手術模型、打印可用于植入人體的類器官和組織以及利用細胞打印出活性器官和組織。上面我們說的器官模型是第一類。目前，該技術還運用于神經外科及脊柱外科的個性化手術模型、假肢等，在復雜病例的手術中，有利于術前規劃、輔助病人了解病情以及醫療培訓，極大造福了病人。
3D生物打印技術應用的第二個階段是打印體內植入物。“現有的軟組織修復材料，如動物組織、膠原等，會帶來動物疾病傳播、免疫排異、力學性能弱等問題，而傳統的合成材料，也具有不降解、力學順應性差、組織再生性差等局限。而3D打印在個性化以及微觀仿生方面具有突出的優勢。”他說。
在這個階段，利用3D生物打印技術可以打印出具備良好生物相容性的人體組織，而使用的材料是關鍵難題。根據目標部位的差異，有些材料要求不降解，成為永久植入物，而部分材料則要求可以降解，跟人體組織相互發生作用，促進組織再生。
目前，任博帶領的科研團隊正在研究此類產品。他們正在研究微觀層面上的人體組織纖維結構，搭建有利于細胞爬行、成長的支架。
在前面兩個發展階段的基礎上，任博表示，利用細胞打印出活性器官和組織，才是現代意義上的3D生物打印，能夠真正實現“快速成型”，也將會是應用潛力最大、應用范圍最廣的3D生物打印技術。
圖為腎小管及腎小球3D打印模型
任博認為，從技術層面，還至少需要克服三個挑戰。首先，需要解決打印過程中脆弱的細胞能否存活、能否發育、會否變異甚至腫瘤化的問題；其次，3D生物打印機必須滿足生物仿生對制造精度及準確性的極高要求；第三，組織及器官是由多材料及多細胞組成的非均質體系，對制造學要求也極高。
展開 人類首次在太空3D打印出生物器官：老鼠的甲狀腺
Organaut生物打印機
圖片來源：今日俄羅斯通訊社
科技日報北京12月9日電 （記者劉霞）據今日俄羅斯通訊社近日報道，俄醫療企業Invitro稱，俄羅斯宇航員利用國際空間站上的3D生物打印機，設法在零重力下打印出了實驗鼠的甲狀腺。該公司表示，未來甚至有望打印出人體器官，以促進醫學研究的發展。
這臺名為Organaut的突破性3D打印裝置是于3日被執行“58號遠征”（Expedition 58）任務的“聯盟MS-11”飛船送往國際空間站的。打印機由Invitro的子公司“3D生物打印解決方案”（3D Bioprinting Solutions）公司建造。Invitro隨后收到了從國際空間站傳回的一組照片，通過這些照片可以看到老鼠甲狀腺是如何被打印出來的。
據介紹，空間站上的俄羅斯宇航員科諾年科于莫斯科時間4日17時（北京時間4日22時）開始了人類歷史上首次在太空中打印生物器官的工作。相關實驗結果將于12月晚些時候返回地球，并于2019年2月公布。俄羅斯也成為世界上首個在太空打印出生物器官的國家。
Invitro公司表示，在零重力環境下，打印出來的器官和組織比在地球上成熟得更快，效率也更高，最新研究可能為在國際空間站上打印出人體器官鋪平道路。
當被問及人體器官是否很快將在國際空間站上進行3D打印時，Invitro首席執行官亞歷山大·奧斯特羅夫斯基說：“沒有什么是不可能的，唯一的問題是費用。目前我們正致力于新型生物打印。”
據報道，美國計劃于2019年春季將生物打印機送上國際空間站。
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蘇州納米所在生物3D打印用于脊髓損傷修復研究方面獲重要進展
近年來生物3D打印技術的快速發展為脊髓損傷修復提供了新的策略。將生物材料、細胞以及生物活性因子等組成的生物墨水進行活細胞打印，通過精確調控生物墨水中各組分比例以及打印條件，可以更好地模擬組織或器官的力學性能、生理結構和生物功能，從而實現組織/器官的快速精準制造與損傷修復。由于神經干細胞（NSCs）的敏感性和脆弱性，基于NSCs的生物3D打印存在著可選擇的生物墨水種類少，生物打印過程繁瑣，打印后細胞存活率低，細胞-支架相互作用弱等問題，從而極大限制了其在SCI治療中的應用。
針對上述挑戰，中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所張智軍研究團隊最近利用生物3D打印技術構建了一種具有脊髓仿生結構的神經支架，為NSCs的存活以及向神經元分化提供良好的微環境，應用于SD大鼠的脊髓損傷治療（圖1）。在該治療策略中，研究人員首先創新性設計、制備了由羥丁基殼聚糖（HBC）、巰基透明質酸（HA-SH）、二乙烯砜基透明質酸（HA-VS）以及基質膠（MA）組成的具有良好可打印性以及生物相容性的生物墨水HBC/HA/MA。利用HBC優異的溫度響應性以及HA-SH與HA-VS間邁克爾加成反應的自發二次交聯，“一步法”實現了負載NSCs的神經支架生物3D打印。打印過程流暢，打印線條固化速度快（37 ℃ 20 s內成膠），成型后的支架結構穩定，打印后支架內NSCs的存活率可高達95%。隨后通過對生物信號（MA）、力學性能、孔徑大小等多因素的優化，有效增強了細胞-細胞以及細胞-支架之間的相互作用，從而顯著促進了NSCs向神經元分化。
展開 生物3D打印細胞培養平臺推向美國市場，Inventia Life Science獲3500萬澳元B輪融資
導讀：生物3D打印是一門集合了機械、材料、生物、醫學等多種學科的前沿技術，因此，這項技術也吸引了各大投資公司的關注。
南極熊獲悉，澳大利亞3D生物打印專家Inventia Life Science于2021年12月16日宣布完成B輪融資，共計籌集了3500萬澳元（約1.59億人民幣）。投資由Blackbird Ventures牽頭，并得到Skip Capital的長期支持，總融資額達到3200萬美元（約2.04億人民幣）。
△生物3D打印
Inventia Life Science打算利用這筆資金加速推出RASTRUM生物3D打印機，而銷售重點則放在美國市場。Inventia Life Science首席執行官Julio Ribeiro稱，新一輪融資將使Inventia擴大規模并推動對癌癥研究的新方法以及新藥的開發和驗證等。
△RASTRUM生物3D打印機
“數字生物打印”與 RASTRUM
Inventia Life Science總部位于悉尼郊區，專注于制造藥物和治療研究應用所需的逼真3D人體組織系統。該公司試圖將生物3D打印技術“數字化”，以不影響細胞活力的方式快速、高精度地沉積細小細胞和基質液滴的能力。Inventia Life Science使用的PEG生物墨水無需熱刺激即可在接觸時結合，通過“矩陣構建塊”的方式進行生物3D打印。
△數字化打印
以這種“數字生物打印”技術為基礎，Inventia成功開發出第一臺生物3D打印機：RASTRUM。
展開 生物3D打印新技術：懸浮層增材制造，為治愈深度皮膚損傷帶來福音
這種生物打印技術涉及將生物材料層懸浮在凝膠中，在那里它們可以被排列和堆疊成條狀，同時保持其形成。在本研究中，研究人員將皮下組織、真皮和表皮細胞沉積到支持性凝膠中，然后將凝膠洗掉，只留下分層的皮膚當量。
為了測試打印的皮膚貼片，研究小組隨后在豬皮樣本上切了一個洞，用打印的皮膚等價物填充該洞。整個模型被培養了兩個星期，研究人員實際上觀察到了傷口修復的跡象。
該研究的共同作者Liam Grover補充說："我們使用了一種染色劑，使我們能夠量化我們在原始材料和組織之間得到的整合。即使在很短的時間內，我們也能夠證明實驗皮膚確實完成了一些整合。"
盡管由于愈合過程比模型允許的時間長，導致研究團隊無法完全評估3D打印皮膚替代品的功效，但初步結果確實展現出非常大的應用希望。英國研究人員現在打算使用更強大的慢性傷口模型進行更長時間的調查，最終目標是3D打印能夠愈合真實人類皮膚的三層皮膚替代品。
△3D生物打印的皮膚（左）。圖片來自伯明翰大學。
該研究的更多細節可以在題為 "A suspended layeradditive manufacturing approach to the bioprinting of tri-layered skinequivalents"的論文中找到。
相關論文鏈接：https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0061361
生物打印領域是一個快速增長的領域，從再生醫學和藥物發現到食品都有應用。就在最近，生物技術公司Prellis Biologics宣布建立了一個基于3D生物打印的新型抗體發現平臺。
展開 觀點：器官3D打印將成為生物治療的新突破點，干細胞從2D升級為3D
3D打印器官上市未來可期
任博介紹，3D生物打印的應用主要有三個階段：體外手術模型、打印可用于植入人體的類器官和組織以及利用細胞打印出活性器官和組織。上面我們說的器官模型是第一類。目前，該技術還運用于神經外科及脊柱外科的個性化手術模型、假肢等，在復雜病例的手術中，有利于術前規劃、輔助病人了解病情以及醫療培訓，極大造福了病人。
3D生物打印技術應用的第二個階段是打印體內植入物。“現有的軟組織修復材料，如動物組織、膠原等，會帶來動物疾病傳播、免疫排異、力學性能弱等問題，而傳統的合成材料，也具有不降解、力學順應性差、組織再生性差等局限。而3D打印在個性化以及微觀仿生方面具有突出的優勢。”他說。
在這個階段，利用3D生物打印技術可以打印出具備良好生物相容性的人體組織，而使用的材料是關鍵難題。根據目標部位的差異，有些材料要求不降解，成為永久植入物，而部分材料則要求可以降解，跟人體組織相互發生作用，促進組織再生。
目前，任博帶領的科研團隊正在研究此類產品。他們正在研究微觀層面上的人體組織纖維結構，搭建有利于細胞爬行、成長的支架。
在前面兩個發展階段的基礎上，任博表示，利用細胞打印出活性器官和組織，才是現代意義上的3D生物打印，能夠真正實現“快速成型”，也將會是應用潛力最大、應用范圍最廣的3D生物打印技術。
圖為腎小管及腎小球3D打印模型
任博認為，從技術層面，還至少需要克服三個挑戰。首先，需要解決打印過程中脆弱的細胞能否存活、能否發育、會否變異甚至腫瘤化的問題；
其次，3D生物打印機必須滿足生物仿生對制造精度及準確性的極高要求；第三，組織及器官是由多材料及多細胞組成的非均質體系，對制造學要求也極高。
在國外，3D生物打印研究重鎮美國韋克福雷斯特大學團隊曾在2006年成功利用細胞擴增技術在體外培植膀胱。
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