打印生命 - 3D生物打印的发展现状和趋势综述

3D生物打印的发展趋势

如上所述，3D生物打印技术在一些领域应用成效明显，它给人们带来了福音。然而，3D打印技术应用将不止于此。首先，3D打印技术将有力克服组织损坏与器官衰竭的困难。当3D生物打印速度提高到一定水平，所支持的材质更加精细全面，且打出的组织器官免遭人体自身排斥时，每个人专属的组织器官都能随时打出，这就相当于为每个人建立了自己的组织器官储备系统。患者有需要即可进行更换，这样，人类将有力克服组织坏死、器官衰竭等困难。其次，表皮修复、美容应用水平也将进一步提高。随着打印精准度和材质适应性的提高，身体各部分组织将能更加精细的修整与融合，所制作的材质自然而然成为身体的一部分，有助于打造出更符合审美的人体特征。再次，目前，药物研究大多需要各种级别的动物实验和人体试验。未来通过3D 打印的模式器官来检测药物试验效果，不但有利于缩短临床药物研发周期，还将可能避免潜在的人体试验损害。有专家估测，如果药物生产商采用3D 打印器官进行药物开发或试验，平均每种药物可节省上亿美元研发费用最后，当3D打印设备逐步普及后，在一些紧急情况下，还可利用3D打印机制作医疗用品，如导管、手术工具、衣服、手套等，可使用品更加适合个体，同时减少获取环节和时间，临时解决医疗用品不足的问题[12]。但3D生物打印技术还处于起步阶段还有很多没有克服的难关。人体的最大问题是它的不规则形状。每一个人体都是一个像银河般复杂的生物世界。身体是不断变化的。随着我们的环境、情绪以及食物的不断变化，它们也会喜怒无常、不断变化。无数细胞每天以人们尚不能充分理解的神秘方式生长、愈合和变化，目前还没有解码细胞彼此间如何传递信号。比如目前以细胞为“生物墨水”的活性组织打印，复杂的血管系统仍然是组织工程学需要攻克的难关，相当于“四分钟跑一英里”的极限，如果没有血管系统提供养分并带走废物的“高速路”，3D 器官结构中的活细胞将迅速死亡。另一个人类尚未解决的问题是活细胞需要一个“启动”按钮。目前，尽管科学研究可以将细胞以完美的形状放在支架上的正确位置，但是仍然没有人准确地知道如何启动种子细胞。自然知道如何让一个器官开始运作，人类仍不知道。3D 生物打印需要多学科协同的科研。比如个性化数据分析与建模、机械学与工艺控制、生物学与医学、材料学。尤其是材料的作用，保持再生组织器官的外形，提供必要的力学支撑，调控细胞的行为，为细胞生长提供物理空间[6]。

结论

尽管3D生物打印技术显示出巨大的潜在优势，但距离大规模的工业实际应用还有较长的一段距离。当前，国内的3D生物打印企业还很难完全依靠市场生存，需要政府对该产业在资金扶持、税收、市场引导等方面实施一系列长期稳定的扶持政策。概括起来，为加快推动中国3D生物打印技术研发和产业化，特提出如下政策建议：一是加强顶层设计和统筹规划。建议中国应该高度重视3D 生物打印技术可能带来的产业变革，深入研判全球3D 生物打印技术及产业化的发展趋势，制定符合中国国情的3D 生物打印技术及产业化中长期发展战略和行动计划。二是加大对3D生物打印技术的研发和产业化投入。三是加快3D生物打印的试点示范与推广。

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四是尽快建立共性技术研发体系。五是建立激励的税收和政府采购政策。展望3D生物打印技术及产业化的未来，可以借鉴哥本哈根未来研究学院（CIFS）的名誉主任约翰·彼得·帕鲁坦的一句话：我们的社会通常会高估新技术的可能性，同时却又低估它们的长期发展潜力。我们相信，只要把握发展机遇，发挥我们的政策优势和市场大国优势，3D生物打印技术及其产业化一定会在第三次工业革命浪潮中扮演越来越重要的角色，中国也一定会在新一轮的产业竞争中抢得新的先机[9]。

参考文献

[1]、纪爱玲.3D生物打印产业化北京积极布局.中国高新技术产业导报[N].2013 年9月2日第C05 版.生物·医药.

[2]、王晓红.浙江民革党员徐铭恩研发出生物 3D 打印机.团结报[N].2013 年8 月27 日第001 版.. [3]、谭玉龙.打印生命[M].生命·科学 54-57.

[4]、陈坚伟，张迪.3D 打印技术医学应用综述与展望.电脑知识与技术[J].Vol.9, No.15, May 2013 [5]、李波.美科学家利用3D打印机制出肾脏原型3D -打印改变人类医疗历史.中国证券报[N].2013 年7 月10 日第A14 版热点/前瞻.

[6]、李月红,周炜.3D打印技术成功打印出人类器官-生物打印：科幻照进现实.中国高新技术产业导报[N].2013年7月22日第C05 版生物·医药.

[7]、孝文.科学家用3D打即迷你肝脏.科技博览[J];75..

[8]、贺超良,汤朝晖,田华雨,陈学思.3D打印技术制备生物医用高分子材料的研究进展.高分子学报[J].2013 年6月第6期:722-729.

[9]、袁志彬.3D打印的发展趋势和政策建议.东方早报[N].2013 年5月21 日第011 版 [10]、黄柏雪.当医疗遇见 3D 打印.计算机世界[N].2013 年7 月15 日第018 版. [11]、张文燕.3D 打印医学未来.中国医学院长[J].

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