3D打印技術(shù)最近很火！《經(jīng)濟學(xué)人》把它的影響與當年工廠(chǎng)的出現相提并論。
    3D打印出人體器官？這或許在20年前根本不能想象，如今卻有可能通過(guò)3D生物打印機來(lái)實(shí)現?！爱斎晃覀兯貌牧喜皇悄?，而是‘生物墨水’，即細胞?！?br />     邁克·瑞納德是美國Organovo公司執行副總裁兼商業(yè)運營(yíng)官。這是一家來(lái)自美國圣地亞哥專(zhuān)注3D打印制造生物組織并用于藥物研究和外科運用的公司，該公司通過(guò)和美國專(zhuān)門(mén)學(xué)術(shù)機構以及其他商業(yè)公司合作，研發(fā)技術(shù)。一個(gè)最開(kāi)始靠天使投資設立于2007年的小公司，成為全球第一家擁有3D生物打印技術(shù)的公司。
    2010年，其高調推出了第一款商業(yè)化的3D生物打印機并用于制造組織，但是其并沒(méi)有公開(kāi)銷(xiāo)售，而選擇進(jìn)行低調在幾個(gè)固定學(xué)術(shù)機構進(jìn)行科研使用。
    “現在我還不能向你透露具體運營(yíng)臺數和造價(jià)，但是這些生物3D打印機目前用于我們自身的研究室、還有一些選擇性的學(xué)術(shù)機構，用于研究組織工程學(xué)?！比鸺{德表示。
    目前，通過(guò)此技術(shù)利用細胞可以打印出具有功能性的人體組織，但是尚還不能完成復雜的器官打印。
    然而，瑞納德表示，最終的目標是能夠打印出可移植的人體器官，“當然我們近期的目標還是將著(zhù)力于醫療研究和藥物尋找上?！?br />     除此之外，面對一些研究實(shí)際難題，瑞納德表示，“我們現在關(guān)注于制造出更大的人體組織，與微型血管系統結合?！?

“生物墨水”的秘密
    一般而言，銀、塑料或是鈦等材料利用3D打印機可以生產(chǎn)出一個(gè)個(gè)實(shí)際的物體，或是玩具，抑或是珠寶等。
    而對于3D生物打印機而言，這一切都不是那么簡(jiǎn)單，因為其所需要的是“生物墨水”。

    目前這些細胞主要有四種來(lái)源：成人干細胞(adult stem cells)、誘導多能干細胞(induced pluripotent stem cells，簡(jiǎn)稱(chēng) IPS細胞)、原始細胞(primary cells)以及祖細胞(progenitor cells)。
    與之相對，其他相似機構則是使用人造生物材料或是異基因的材料用以設計和最終組織的構成。
    “但是，相比而言，我們生產(chǎn)的組織是有功能性的、100%的人體組織、無(wú)支架以及脫細胞的組件?！比鸺{德表示。
    有了這些細胞材料后，通過(guò)在3D生物打印機的作用下，理論上各式各樣的組織就能形成了。
    根據美國實(shí)驗室最新研究報告顯示，該類(lèi)打印機能夠生產(chǎn)出組織結構，通過(guò)一層一層的架構最終形成3D造型體，如適用于血管的管子和適用于關(guān)節的波狀軟骨。

    據了解，Organovo問(wèn)世的3D生物打印機擁有以激光為導向的印刷噴嘴，而這個(gè)噴嘴可以噴出由不同細胞混合的“墨水”。而每一滴“墨水”就是含有10000至30000萬(wàn)個(gè)細胞的一滴溶液，最終形成人體組織。
    “這些細胞在開(kāi)始必須精心的準備，使其能夠在生物打印機上得到精確的布置和處置?！比鸺{德表示。
    目前該款號稱(chēng)全球第一款商業(yè)化的3D生物打印機并沒(méi)有直接推向市場(chǎng)，但瑞納德表示，他們選擇將其運用于自身的科研以及提供給合作伙伴。
面臨三大難題

     3D生物打印還處于實(shí)驗室階段，而且面臨著(zhù)形成組織的強度不夠、培育組織的存活問(wèn)題以及缺乏電腦化的工具，解決個(gè)性化器官設計的難題。
     根據公開(kāi)的資料顯示，目前3D生物打印機能夠非常成功的生產(chǎn)出簡(jiǎn)單的組織結構，大約由20層細胞構成。如以厚度為標準衡量，其僅為幾百微米，相當于人類(lèi)少許的頭發(fā)。
     然而，目前使用3D生物打印機生產(chǎn)出來(lái)的一些更大組織，其自身力度很差，甚至連自身的磨損都不能承受。
    此外，怎樣使這些被生產(chǎn)出的組織得到存活是科學(xué)界關(guān)注的話(huà)題。
    “一個(gè)重要的挑戰是弄清楚怎樣養活這些組織?！辟e夕法利亞大學(xué)組織精密加工實(shí)驗室主任克里斯多夫(Christopher Chen)曾經(jīng)接受媒體采訪(fǎng)時(shí)表示。
    對此，瑞納德則表示他們注意到了這些挑戰，并對本報記者表示，“能夠將選好的細胞和既定的設計結合起來(lái)完成細胞融合、組織形成和所需形態(tài)的過(guò)程，最終生產(chǎn)出有效的人類(lèi)組織。而這一點(diǎn)是整個(gè)技術(shù)的重中之重?！?br />     另外，對于相關(guān)電腦軟件問(wèn)題，Organovo已與全球頂尖的軟件服務(wù)公司Autodesk合作，并于上周宣布兩家公司將合作開(kāi)發(fā)第一款用于人體器官建模的軟件。
    對于此次合作細節，瑞納德并未向本報記者過(guò)多透露。但是他卻表示雙方合作的第一階段將是組建一個(gè)雙邊的項目小組，相關(guān)進(jìn)展消息將會(huì )在2013年陸續公布。

11億美元市場(chǎng)誕生
    除此之外，瑞納德還向本報記者詳細介紹了接下來(lái)發(fā)展方向。
    “我們現在正在做的一件事情是設計和建立人體組織，并在2014年作為商業(yè)發(fā)布。這些組織將會(huì )被用于試管實(shí)驗加以推動(dòng)醫療研究和藥品發(fā)現領(lǐng)域的發(fā)展?！?br />     由此可見(jiàn)，該技術(shù)目前處實(shí)驗室醫療研究和藥品發(fā)現階段，而并非臨床器官移植。
    但是這一切并不意味著(zhù)現在3D生物打印機不具有商業(yè)價(jià)值。恰恰相反，一個(gè)巨大的商業(yè)市場(chǎng)正在孕育。
    根據BBC市場(chǎng)研究報告顯示，Organovo已經(jīng)重點(diǎn)關(guān)注的3D生物打印機運用于藥物發(fā)現研究以及毒性測試行業(yè)，全球市場(chǎng)價(jià)值達到了11億美元。
    由于被嚴格控制的臨床實(shí)驗以及相關(guān)監管體系，目前很難得到相關(guān)實(shí)驗批準，即在病人治療上使用這些組織。而且目前也很難預測何時(shí)能將生物打印組織療法用于臨床。
    不過(guò)，瑞納德還是樂(lè )觀(guān)預測，“未來(lái)十年有可能看到第一次簡(jiǎn)單的補充性療法，而更加復雜的移植療法將未來(lái)二十年間出現?！?