近幾年間，3D打印技術在全球范圍內一躍成為新焦點，我國在“十三五”規(guī)劃中也重點提及打造3D打印生態(tài)鏈。據相關數據統(tǒng)計，2020年全球3D打印市場價值將超過200億美元，而生物醫(yī)療3D打印市場將持續(xù)保持高比例增長。
不同于我們所熟知的工業(yè)及消費級3D打印技術，生物3D打印技術是一種融合材料學、細胞學、工程學以及3D打印等多學科和領域的新型再生醫(yī)學工程技術。先通過計算機處理CAD數據模型，將三維模型分為多個二維層面，再以細胞或者生物構造塊等活性材料為原材料，按照二維層面逐層累加材料，以重建人體組織和器官等生物產品。
隨著全球醫(yī)療健康產業(yè)的發(fā)展，生物3D打印技術逐漸受到青睞，在醫(yī)療模型、假肢、齒科手術模板、顱骨、頸椎人工椎體及人工關節(jié)等方面應用前景可觀，實用性、可替代性都極具優(yōu)勢。對此，上海大學快速制造工程中心胡慶夕教授認為：“組織缺損是人類健康面臨主要危害之一，生物3D打印是解決組織缺損的重要方法，從而實現自身有功能的活體組織的永久性替代，實現組織缺損的完美形態(tài)修復。”
生物3D打印技術突飛猛進
近期，生物3D打印公司Organovo通過臨床數據，證明了生物3D打印人肝組織植入物是如何生存和維持功能的。其首席戰(zhàn)略官和執(zhí)行副總裁Eric Michael David解釋說，“我們的臨床數據表明了血管和組織移植的可能性，并意味著3D打印組織能鼓勵血管生長和骨髓融合。”預計，Organovo公司生物3D打印肝臟組織可以在2019年左右通過FDA的審核。
2016年12月11日，中組部首批“千人計劃”國家特聘專家康裕建教授代表四川省生物增材制造產業(yè)技術研究院、四川藍光英諾生物科技股份有限公司、四川大學華西醫(yī)院再生醫(yī)學研究中心向全球發(fā)布了由其團隊承擔的3D生物打印促進人工血管內皮化的研發(fā)項目取得的重大突破：全球首創(chuàng)依托干細胞生物墨汁技術構建的3D生物打印血管成功植入恒河猴體內，實現血管再生。康裕建教授認為，這項干細胞應用技術的突破標志著在世界范圍內3D生物打印技術在臨床應用的開啟，同時將引領干細胞制造組織、修復器官的再生醫(yī)學新時代。
此外，哈佛大學的Jennifer Lewis實驗室的科學家邁出了創(chuàng)建人工腎臟的第一步。通過3D打印機，Jennifer Lewis和她的同事創(chuàng)建出了腎小管，能夠為血液流動提供血管網絡，一定程度上可以代替生物捐獻腎臟。要完成3D打印腎小管，首先要在室溫下用一種含有人類干細胞的凝膠支撐3D組織網格。隨后再使用另一種可在冷卻時變成液體的凝膠流出網格，以留下可生長的血管。將材料封閉在細胞外基質中，將生長因子加入到中空通道中，以促使干細胞分化成特定的細胞類型。這種3D打印的腎小管可以存活超過兩個月。
生物3D打印成為“新風口”
再過去的幾年中，生物3D打印領域已經取得了諸多重大突破，如3D打印人類皮膚、骨骼、甚至是功能齊全的甲狀腺，這些都為實現更為復雜或獨特結構的器官打印鋪平了道路。隨著技術的發(fā)展，科學家正在逐步攻克器官打印難題，未來生物3D打印可替代功能器官或許并不是夢。
除了提供一種創(chuàng)造可行的人體器官的方法外，生物3D打印還是進行先進藥物測試程序的關鍵。生物學家現在可以3D打印人類干細胞組織來有效的測試某些藥物對人體器官的影響，如科學家3D打印出功能類似于人類肝臟的一部分組織之后，將某些藥物注射到這些組織中并觀察其的反應。這種測試藥物的方法比在動物身上進行實驗更有效果，同時，還不會受到倫理的譴責。
因此，美國食品和藥物管理局(FDA)與各大公司展開合作，為更好地將3D打印技術應用到醫(yī)藥與醫(yī)療領域，比如推出3D打印藥丸、3D打印植入物、3D打印器官和組織等。據相關數據顯示，目前北美在全球生物3D打印市場中占據最大份額，2015年估值接近1億美元。在2016年至2022年期間，全球市場預計將以35.9％的年復合增長率進行增長。
生物3D打印無疑已經成為“新風口”。在2017年3月7日于上海舉辦“OFweek 2017中國3D打印技術產業(yè)大會”上，胡慶夕教授將具體介紹生物3D打印的研究意義和研究現狀，并對國內外最新進展情況進行詳細解讀，探討生物3D打印技術的產業(yè)機遇！
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