3D 生物打印技术：打开人类永生之门的神秘钥匙

「张大毛先生，你的最新一期体检报告出来了。报告上面清楚地写着：由于您的抽烟习惯，您的这个肺又该换了。」

「噢？是吗？」年仅三十岁的张大毛皱了皱眉毛，将体检单凑到眼前看了又看。

「对了，您最近的视力有所下降，如果您最近手头宽裕的话，建议您可以把眼珠也换一下吧。」

三天后，一个更换了身体各个「零部件」的张大毛，神采焕发的从医院走了出来。

上面这个片段，并不是什么痴人说梦的童话，而是很有可能发生在我们十几年后的现实。当 3D 打印技术越发成熟，生物 3D 打印已经扑面而来！

器官移植、交易这个市场大家平时不太注意，也只有在某些诸如「小伙儿约炮醒来后少了个肾」，「穷学生为买 iPhone 卖掉肾」这样的故事会中，才能一窥它潜藏的巨大市场。光是在英国这一个国家，每一年就有 1000 人徘徊在生死线上，等待着遥遥无期的器官移植。正因为他们望眼欲穿，全球器官黑市快速向前发展，尤其是对肾的需求激增。在有些国家，甚至还会出现死刑犯的器官买卖！正常来讲，如果一个人想卖掉自己的一个肾，那么就能获得 15 万美金，而在新加坡，这个价格达到了 30 万美金！

人体器官地下交易的愈演愈烈，正规市场上的器官短缺，而政府没有出台任何有效政策来监管这个市场，到头来，世间最可悲，最让人唏嘘不已的情况出现了，生命在疾病面前也体现出来了贵贱。只有富人们才能买得起器官，而同样得了某种病的穷人们只能眼巴巴的等死。这一切都让政府备受指责。

而 3D 生物打印技术，将在生命最后关头，将富人和穷人拉到同一个起跑线上。这里再也不存在用财富来区分谁生谁死的可悲选择了。而人们，也将对生命有了全然不同的解读。你能想象一个人的身体，就像是汽车一样，随时进行保养更换零部件吗？

虽然一望便知，但是还是谈谈它究竟会怎样改变世界吧！

简而言之，如果 3D 生物打印真的能够实现，那么它将彻底地取代现在的器官移植，成为人们在拯救生命上的首选，健康医疗领域将出现天翻地覆的变化。一旦器官打印实现了规模化效应，那么它的成本，也就是价格就会应声下滑，不仅如此，它还能满足不同病人在对器官个性化需求。

随着器官可以不断地打印出来，且还能带来进一步的测试，质量上的提升，就像手机一样开始出现版本的迭代更新。想象一下，到时候器官打印就像是如今肋骨断了打个钢架一样简单方便。曾经人们翘首以盼百分人中出现那么一个捐献者，或者一个死亡案例的情形再也不会出现了！

更重要的是，3D 生物打印技术还是较为前沿的，它的巨大潜力有待进一步挖掘，一旦它真正进入商业市场，那么它就像其他的科技创新产品一样迅速实现规模化，成本下降的同时，各个细分领域的创新将会四处开花。

人们的平均寿命也会得到显著增加，一旦自己身体上的哪个零部件坏掉了，直接换上一个新的就好了，正如车子定期到 4S 店保养维修一样。

它的原理是怎么样的？

3D 生物打印器官这个想法，是由「打印有机软组织」一点点演变过来的。如果是人造的细胞和组织，其实它们都不会存活太长时间，没等植入到器官的时候就已经丧失生命力的，但是科研人员发现了一些新的证据，证明如果你使用 3D 打印技术的话，可以让一些「类人体」的结构和网络与这些组织和谐共存，这样一来它们就能存活下去了。这当然需要现有的 3D 技术，但是在此之上，还需要有一些创新，知道怎么去打造一个能够让细胞生存下去的人造结构。

从理论上来说，病人自有的细胞就可以作为模板，通过「打印」出来的组织结构围绕着它们，从而产生新的细胞，进而形成一个器官。这个器官再移植回病人的体内。

技术的推广普及会有什么阻碍？

3D 生物打印技术所描绘的未来确实让人兴奋，但是要走到那一天，我们还是得正视现实，确实，摆在咱们面前还有不少的屏障呢。也许大家想到的很多都是技术层面如何实现，但是摆在我们面前最大的一道屏障并非技术层面，而是道德层面人们是否接受。

人们是否能够接受器官被打印，这项技术是否能够顺利地得到所有人的认同，进而普及到整个医疗界。即便现在已经出现了一些人造骨骼的尝试，但是在打印器官上面，仍然存在着三大道德上的争议：

安全测试该遵循怎样的路径来展开？在应用这项技术上的公平原则将如何体现？以及最根本的争议：人们是否愿意接受自己一部分身体是「人」造？

因为每一次「打印产品」都只是对应于某一个病人，到底最后的试验是成功的，还是失败的，这在安全性测试上是很难得出答案的。

也许有些人的体质就比较能够接受这种「人造打印物」，有些人则不行，也许将人造器官移植进病人体内一切看似很好，真正的问题也等到若干年之后才会逐步显现出来。就算是你最终能够确定在某个具体临床案例上获得了个确定的结果，但是这样的评估方式是无法复制的。

3D 生物打印技术，有可能也不能按照目前医疗行政管理机构所采取的标准来比照。它的出现，将会倒逼政府和社会诞生一个全新的管理机构。

第二个制约 3D 生物打印技术发展的因素：成本。

尽管现在有一种观点，认为从长期来看，3D 生物打印技术肯定会让成本下来的，但是如果我们能够把眼光收回，先考虑它如何成熟，以及推广到市场上，这其间的种种环节，成本可是惊人的高的。不管是私人投资进来，还是财政拨款支持，这笔投资是非常大的，这也意味着，只有那些发达国家，不差钱的政府和企业才能进入这个领域，其他国家地区只能望着它们「吃肉」，连「喝汤」的机会都不会有。

还有人反驳道：你不能光看什么器官移植，3D 生物打印还能让人们以更便宜的价格享受到整容这项服务。但关键是，整容是不存在黑市交易的啊，整容市场上的价格本身就不高，它能便宜能便宜到哪里去呢？

在某些国家，3D 生物打印将直接与黑市展开竞争，说白了就是价格战。黑市上的价格一旦下滑，那么 3D 打印的价格也得比它更低才可以，如果你做不到这一点，那么带有罪恶性质的器官黑市交易将会更加兴盛。

除此之外，这个前所未有的产品的全球创新速度会有多快呢？又能在多长时间内开发出一套完整的标准呢？其实最有可能出现的情况是，如果说一切研发进展顺利，它也仅限于某几个发达国家，某些具有探索精神的医疗系统中应用，或许得花上几十年的时间才能成为一套全球通用的标准。这其中的演变设计到了技术、培训、材料、生产等多个环节。

想到眼前这漫漫征途，你会想到以前一句话说的不错：科技未必会让这个世界变得更好，它只会生活在世间的人们活的更加不平等。

最后的一道屏障就是单纯的技术研发瓶颈了。目前的 3D 生物打印的技术进度，远远没有达到可以临床测试的阶段，就更别说什么推广及商业化了。器官内部复杂的网状结构，让创新本身步履维艰。

每一次的前进都要求你得同时在很多极微小的细节上做到精准才可以，「超高级别的精准程度」，这是生物细胞学上必须达到的硬标准。其中最为复杂的器官，也是需求最旺盛的，莫过于人的肾和肝了。这也意味着：在生物器官打印上面，需求最大的，恰恰是最为复杂的器官，也是离我们最远，最难以实现的。而相比较而言，人的皮肤打印的难度就低多了。

哪家公司？又或者是哪种类型的公司，可以开发出这样的产品，并且将其商业化？

现在，3D 器官打印的技术研发与创新，主要集中出现在大学校园，医疗研究机构，和某些医院中。如果后续的进展一切良好，很有可能会私人医疗保健产品供应商以及一些科研公司会进入这个领域，从而展开激烈的竞争，使得它能够迅速规模化，商业化。

商业化进程是如何拉开帷幕的，这个过程就会回答之前我们悬而未决的那个疑问：3D 生物打印究竟是能成为惠及全世界的一项医疗解决方案，又或者成为贴着高价标签，专属于富豪们才能享用的「特殊福利」？

我们现在到了哪一步了？

其实从上世纪 80 年代开始，工业用途的 3D 打印技术就已经出现了。它一经问世就吸引了很多人的注意，主要就因为这项技术能够快速地拿出原型产品，方便后面的制造生产。

至于是怎样的制造，它前面还可以加各种的词，比如「立体印刷设备制造」、「熔融沉积 ( FDM ) 快速成形制造」、「激光烧结制造」等多个领域。而如今，3D 打印制造业中又加入了一个新成员：生物打印活体技术。顾名思义，也就是身体上的器官、组织，全部都可以通过 3D 打印来实现.。

这项技术跟传统的打印制造技术有很多相类似的地方，基本原理也基本相同，但是它自身在技术层面有很多很特殊的地方。

首先，让我们谈谈一些最基本的因素。大家看下面的这张图，为了将生物材料打印出来，敷料器、支撑结构，还有原材料的供应，这些都必须遵循一个原则：在开始器官/组织打印前，打印中，还是打印后，生物材料必须全程都保持着活性。而且，在材料释放了之后，它还必须在这个全新的环境中能够继续活下去，生长下去。

所以有了这样苛刻的条件，你可以想象一下传统的 3D 打印，就比如说「熔融沉积快速成型制造」所特有的高温，根本就不适用于这里，因为生物组织根本没法在高温环境下生存。进一步说，在 3D 生物打印过程中，你必须得找到一个东西把生物材料能够托着，使得它不会散掉，这就很像传统 3D 打印中的「支撑结构」了。

在很多打印的实验案例中，一个合适的「支撑结构」是最为必要的，研发人员必须拿出绝对的小心谨慎，精心打造它，一般人们将其称之为「骨架」（Scaffold）。在图 2 中你可以看到，「骨架」将将生物材料固定在正确的位置上，生物组织也就有了可以存活，生长的理想环境。另外，「骨架材料」必须拥有合适的强度，生物兼容性，以及一定的可塑性。

聚合物，比如「藻酸盐」和「纤维蛋白凝胶」都是生物制造技术的关键材料。除了打造这种「骨架」之外，技术的另外一个难点就想办法找到一种工具，可以让生物材料附着在「骨架」上，或者置入到「骨架」内。

「再生药物研究机构 Wake Forest Institute」在这各个研发领域一直保持着领先地位，并且还接受了军方机构的投资。研发人员已经成功地自制了 3D 打印机，并且成功的打印了人的耳朵、谷歌、肌肉结构等。很过「骨架」被植入到动物的体内，并且进一步生长成熟为功能性的组织，甚至成长为由血管所连接起来的一个生物系统。

他们自制研发的这款打印机，可以以超高的精度，制造各种尺寸的人体组织器官。

而在「3D 生物打印」的领域，可不是只有美国人独自作战。韩国浦项科技大学的研究人员开发出来了一款由计算机辅助的，多头 3D 设计及制造系统，并用两种内含细胞的聚合物，打印出了非均匀生物组织。

在中国，上海市人民第九医院的「组织工程学重点实验室」的研发人员，也在不断地探索着软骨结构细胞打印。他们意识到，在打印过程中，最大的挑战，也是最容易出现的风险就是细胞结构有可能遭受到严重的破坏，于是，他们在打印参数上面追求高精度，以保证细胞自始至终都是完整的，健康的。

而在欧洲，3D 打印材料作为植入物来使用，已经获得了政府的批准。

由此你可以看出，3D 生物打印这个领域目前所处的阶段，我们离拥有可更换器官的未来还有很遥远的路要走，然而，那个人们走进医院，正如车子开进 4S 店的世界，似乎已经在远方露出一些轮廓了。你觉得呢？

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