3D 生物打印技術：打開人類永生之門的神祕鑰匙

「張大毛先生，你的最新一期體檢報告出來了。報告上面清楚地寫着：由於您的抽菸習慣，您的這個肺又該換了。」
「噢？是嗎？」年僅三十歲的張大毛皺了皺眉毛，將體檢單湊到眼前看了又看。

「對了，您最近的視力有所下降，如果您最近手頭寬裕的話，建議您可以把眼珠也換一下吧。」

三天後，一個更換了身體各個「零部件」的張大毛，神采煥發的從醫院走了出來。

上面這個片段，並不是什麼痴人説夢的童話，而是很有可能發生在我們十幾年後的現實。當 3D 打印技術越發成熟，生物 3D 打印已經撲面而來！

器官移植、交易這個市場大家平時不太注意，也只有在某些諸如「小夥兒約炮醒來後少了個腎」，「窮學生為買 iPhone 賣掉腎」這樣的故事會中，才能一窺它潛藏的巨大市場。光是在英國這一個國家，每一年就有 1000 人徘徊在生死線上，等待着遙遙無期的器官移植。正因為他們望眼欲穿，全球器官黑市快速向前發展，尤其是對腎的需求激增。在有些國家，甚至還會出現死刑犯的器官買賣！正常來講，如果一個人想賣掉自己的一個腎，那麼就能獲得 15 萬美金，而在新加坡，這個價格達到了 30 萬美金！
人體器官地下交易的愈演愈烈，正規市場上的器官短缺，而政府沒有出台任何有效政策來監管這個市場，到頭來，世間最可悲，最讓人唏噓不已的情況出現了，生命在疾病面前也體現出來了貴賤。只有富人們才能買得起器官，而同樣得了某種病的窮人們只能眼巴巴的等死。這一切都讓政府備受指責。

而 3D 生物打印技術，將在生命最後關頭，將富人和窮人拉到同一個起跑線上。這裏再也不存在用財富來區分誰生誰死的可悲選擇了。而人們，也將對生命有了全然不同的解讀。你能想象一個人的身體，就像是汽車一樣，隨時進行保養更換零部件嗎？

雖然一望便知，但是還是談談它究竟會怎樣改變世界吧！

簡而言之，如果 3D 生物打印真的能夠實現，那麼它將徹底地取代現在的器官移植，成為人們在拯救生命上的首選，健康醫療領域將出現天翻地覆的變化。一旦器官打印實現了規模化效應，那麼它的成本，也就是價格就會應聲下滑，不僅如此，它還能滿足不同病人在對器官個性化需求。

隨着器官可以不斷地打印出來，且還能帶來進一步的測試，質量上的提升，就像手機一樣開始出現版本的迭代更新。想象一下，到時候器官打印就像是如今肋骨斷了打個鋼架一樣簡單方便。曾經人們翹首以盼百分人中出現那麼一個捐獻者，或者一個死亡案例的情形再也不會出現了！
更重要的是，3D 生物打印技術還是較為前沿的，它的巨大潛力有待進一步挖掘，一旦它真正進入商業市場，那麼它就像其他的科技創新產品一樣迅速實現規模化，成本下降的同時，各個細分領域的創新將會四處開花。

人們的平均壽命也會得到顯著增加，一旦自己身體上的哪個零部件壞掉了，直接換上一個新的就好了，正如車子定期到 4S 店保養維修一樣。





它的原理是怎麼樣的？

3D 生物打印器官這個想法，是由「打印有機軟組織」一點點演變過來的。如果是人造的細胞和組織，其實它們都不會存活太長時間，沒等植入到器官的時候就已經喪失生命力的，但是科研人員發現了一些新的證據，證明如果你使用 3D 打印技術的話，可以讓一些「類人體」的結構和網絡與這些組織和諧共存，這樣一來它們就能存活下去了。這當然需要現有的 3D 技術，但是在此之上，還需要有一些創新，知道怎麼去打造一個能夠讓細胞生存下去的人造結構。
從理論上來説，病人自有的細胞就可以作為模板，通過「打印」出來的組織結構圍繞着它們，從而產生新的細胞，進而形成一個器官。這個器官再移植回病人的體內。

技術的推廣普及會有什麼阻礙？

3D 生物打印技術所描繪的未來確實讓人興奮，但是要走到那一天，我們還是得正視現實，確實，擺在咱們面前還有不少的屏障呢。也許大家想到的很多都是技術層面如何實現，但是擺在我們面前最大的一道屏障並非技術層面，而是道德層面人們是否接受。

人們是否能夠接受器官被打印，這項技術是否能夠順利地得到所有人的認同，進而普及到整個醫療界。即便現在已經出現了一些人造骨骼的嘗試，但是在打印器官上面，仍然存在着三大道德上的爭議：

安全測試該遵循怎樣的路徑來展開？在應用這項技術上的公平原則將如何體現？以及最根本的爭議：人們是否願意接受自己一部分身體是「人」造？

因為每一次「打印產品」都只是對應於某一個病人，到底最後的試驗是成功的，還是失敗的，這在安全性測試上是很難得出答案的。
也許有些人的體質就比較能夠接受這種「人造打印物」，有些人則不行，也許將人造器官移植進病人體內一切看似很好，真正的問題也等到若干年之後才會逐步顯現出來。就算是你最終能夠確定在某個具體臨床案例上獲得了個確定的結果，但是這樣的評估方式是無法複製的。

3D 生物打印技術，有可能也不能按照目前醫療行政管理機構所採取的標準來比照。它的出現，將會倒逼政府和社會誕生一個全新的管理機構。

第二個制約 3D 生物打印技術發展的因素：成本。

儘管現在有一種觀點，認為從長期來看，3D 生物打印技術肯定會讓成本下來的，但是如果我們能夠把眼光收回，先考慮它如何成熟，以及推廣到市場上，這其間的種種環節，成本可是驚人的高的。不管是私人投資進來，還是財政撥款支持，這筆投資是非常大的，這也意味着，只有那些發達國家，不差錢的政府和企業才能進入這個領域，其他國家地區只能望着它們「吃肉」，連「喝湯」的機會都不會有。

還有人反駁道：你不能光看什麼器官移植，3D 生物打印還能讓人們以更便宜的價格享受到整容這項服務。但關鍵是，整容是不存在黑市交易的啊，整容市場上的價格本身就不高，它能便宜能便宜到哪裏去呢？
在某些國家，3D 生物打印將直接與黑市展開競爭，説白了就是價格戰。黑市上的價格一旦下滑，那麼 3D 打印的價格也得比它更低才可以，如果你做不到這一點，那麼帶有罪惡性質的器官黑市交易將會更加興盛。

除此之外，這個前所未有的產品的全球創新速度會有多快呢？又能在多長時間內開發出一套完整的標準呢？其實最有可能出現的情況是，如果説一切研發進展順利，它也僅限於某幾個發達國家，某些具有探索精神的醫療系統中應用，或許得花上幾十年的時間才能成為一套全球通用的標準。這其中的演變設計到了技術、培訓、材料、生產等多個環節。

想到眼前這漫漫征途，你會想到以前一句話説的不錯：科技未必會讓這個世界變得更好，它只會生活在世間的人們活的更加不平等。

最後的一道屏障就是單純的技術研發瓶頸了。目前的 3D 生物打印的技術進度，遠遠沒有達到可以臨床測試的階段，就更別説什麼推廣及商業化了。器官內部複雜的網狀結構，讓創新本身步履維艱。

每一次的前進都要求你得同時在很多極微小的細節上做到精準才可以，「超高級別的精準程度」，這是生物細胞學上必須達到的硬標準。其中最為複雜的器官，也是需求最旺盛的，莫過於人的腎和肝了。這也意味着：在生物器官打印上面，需求最大的，恰恰是最為複雜的器官，也是離我們最遠，最難以實現的。而相比較而言，人的皮膚打印的難度就低多了。
哪家公司？又或者是哪種類型的公司，可以開發出這樣的產品，並且將其商業化？

現在，3D 器官打印的技術研發與創新，主要集中出現在大學校園，醫療研究機構，和某些醫院中。如果後續的進展一切良好，很有可能會私人醫療保健產品供應商以及一些科研公司會進入這個領域，從而展開激烈的競爭，使得它能夠迅速規模化，商業化。

商業化進程是如何拉開帷幕的，這個過程就會回答之前我們懸而未決的那個疑問：3D 生物打印究竟是能成為惠及全世界的一項醫療解決方案，又或者成為貼着高價標籤，專屬於富豪們才能享用的「特殊福利」？





我們現在到了哪一步了？

其實從上世紀 80 年代開始，工業用途的 3D 打印技術就已經出現了。它一經問世就吸引了很多人的注意，主要就因為這項技術能夠快速地拿出原型產品，方便後面的製造生產。

至於是怎樣的製造，它前面還可以加各種的詞，比如「立體印刷設備製造」、「熔融沉積 ( FDM ) 快速成形制造」、「激光燒結制造」等多個領域。而如今，3D 打印製造業中又加入了一個新成員：生物打印活體技術。顧名思義，也就是身體上的器官、組織，全部都可以通過 3D 打印來實現.。

這項技術跟傳統的打印製造技術有很多相類似的地方，基本原理也基本相同，但是它自身在技術層面有很多很特殊的地方。

首先，讓我們談談一些最基本的因素。大家看下面的這張圖，為了將生物材料打印出來，敷料器、支撐結構，還有原材料的供應，這些都必須遵循一個原則：在開始器官/組織打印前，打印中，還是打印後，生物材料必須全程都保持着活性。而且，在材料釋放了之後，它還必須在這個全新的環境中能夠繼續活下去，生長下去。





所以有了這樣苛刻的條件，你可以想象一下傳統的 3D 打印，就比如説「熔融沉積快速成型製造」所特有的高温，根本就不適用於這裏，因為生物組織根本沒法在高温環境下生存。進一步説，在 3D 生物打印過程中，你必須得找到一個東西把生物材料能夠託着，使得它不會散掉，這就很像傳統 3D 打印中的「支撐結構」了。

在很多打印的實驗案例中，一個合適的「支撐結構」是最為必要的，研發人員必須拿出絕對的小心謹慎，精心打造它，一般人們將其稱之為「骨架」（Scaffold）。在圖 2 中你可以看到，「骨架」將將生物材料固定在正確的位置上，生物組織也就有了可以存活，生長的理想環境。另外，「骨架材料」必須擁有合適的強度，生物兼容性，以及一定的可塑性。
聚合物，比如「藻酸鹽」和「纖維蛋白凝膠」都是生物製造技術的關鍵材料。除了打造這種「骨架」之外，技術的另外一個難點就想辦法找到一種工具，可以讓生物材料附着在「骨架」上，或者置入到「骨架」內。

「再生藥物研究機構 Wake Forest Institute」在這各個研發領域一直保持着領先地位，並且還接受了軍方機構的投資。研發人員已經成功地自制了 3D 打印機，並且成功的打印了人的耳朵、Google、肌肉結構等。很過「骨架」被植入到動物的體內，並且進一步生長成熟為功能性的組織，甚至成長為由血管所連接起來的一個生物系統。

他們自制研發的這款打印機，可以以超高的精度，製造各種尺寸的人體組織器官。

而在「3D 生物打印」的領域，可不是隻有美國人獨自作戰。韓國浦項科技大學的研究人員開發出來了一款由計算機輔助的，多頭 3D 設計及製造系統，並用兩種內含細胞的聚合物，打印出了非均勻生物組織。

在中國，上海市人民第九醫院的「組織工程學重點實驗室」的研發人員，也在不斷地探索着軟骨結構細胞打印。他們意識到，在打印過程中，最大的挑戰，也是最容易出現的風險就是細胞結構有可能遭受到嚴重的破壞，於是，他們在打印參數上面追求高精度，以保證細胞自始至終都是完整的，健康的。
而在歐洲，3D 打印材料作為植入物來使用，已經獲得了政府的批准。

由此你可以看出，3D 生物打印這個領域目前所處的階段，我們離擁有可更換器官的未來還有很遙遠的路要走，然而，那個人們走進醫院，正如車子開進 4S 店的世界，似乎已經在遠方露出一些輪廓了。你覺得呢？

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資料來源：TECH2IPO