生物打印造就更健康的医学未来

毫无疑问，令人振奋的 3D 生物打印领域正在蓬勃发展。数十年的研究奠定了坚实的基础，充满活力，并稳健而持续地发展。尽管生物打印器官还没被移植到人体中，但是，复杂的生物打印人体组织模式正在极大地促进这一领域的发展，几乎每个国家的实验室都在打印人体组织。英国纽卡斯尔大学最近取得了一项突破性进展，利用生物打印机和生物墨水成功地对人类角膜进行了 3D 打印。只需扫描患者的眼睛，将数据转换为用于 3D 打印的文件，使用由藻酸盐和胶原蛋白、干细胞制成的合适生物墨水，然后经过 10 分钟打印过程，团队就可以创建一个患者专用的角膜。

当然不是那么简单。但令人兴奋的是，这样的事情正在发生，并有着更光明的未来。以下是生物打印将继续在未来医学中发挥关键作用的三种应用。

1. 特定于患者的 3D 打印人体组织

根据纽卡斯尔大学的出版物，全世界大约有 1000 万患者需要对感染引起的角膜疾病进行手术，另有 500 万人受到某种疾病或其他原因（如烧伤、撕裂或擦伤）的影响，从而导致角膜失明。

用于移植的角膜严重短缺，这已经不是什么秘密。目前，每 70 名需要移植角膜的患者中仅有 1 人接受了移植。生物打印技术可以解决这一问题，并在捐赠者可获得性上，避免了长期而痛苦的不确定等待。此外，在 James T. Rosenbaum 和 Phoebe Lin 最近的一篇文章《免疫性眼病》中，作者写道，移植失败的最常见原因是免疫排斥。

生物打印在这一切中的未来？通过患者自身细胞生长的生物墨水制成的组织将有更多机会被患者身体接受，从而可能降低免疫系统排斥的风险。这反过来又可以降低术后免疫抑制剂的费用，并可能减少再次手术的需要。

2. 用于制药研究的生物墨水

开发一种供人体使用的药物或药品可能需要 7 至 10 年漫长而艰苦的时间，耗资科高达 26 亿美元（23 亿欧元）。药物开发的前两年过程通常在体外进行。接下来的两到三年为动物实验奠定了基础。

最后，如果一切按计划进行，人体或临床试验便可以开始，并可能需要长达 5 年的时间。通常这些最后的开发阶段将决定药物试验是否成功，开发九种药物往往只有一种能够进入市场。这种可能性是如此之低，且成本高昂。生物打印正在打破这种局面。

现在想象一下。在不使用人体的情况下对人体进行测试。在更真实的模型上，以更低的成本、千倍数量、更短的时间测试药物的可能性。这可能就是未来的样子。这会对开发预算、方案和工作流程产生什么影响？

甚至在供应链的下游，生物打印等互补技术将会如何影响人类？工业规模的人体细胞制造或生物打印可能对成本和价格降低产生巨大影响，从长远来看，也会对目前大部分人口无法获得的药物和药品的获取产生巨大影响。

3. 使用生物墨水增强细胞培养

自 1930 年代以来，在自然环境之外的受控条件下培养细胞的技术一直在发展。从它们在疫苗、癌症研究和蛋白质治疗中的应用来看，如果在细胞生物学研究中不能发挥作用，细胞培养系统就没什么价值。将生物墨水添加到平衡体系中，这有助于研究人员创建特定应用所需的独特配方，例如肌肉或肺组织。它们具有支持活细胞的能力，以促进其在成熟过程中的粘附、增殖和分化，从而扩展了可以观察和测试细胞的条件。

未来的细胞培养是什么样的？通过使用生物墨水和生物打印机的自动化 3D 打印过程，研究人员将能够以比以往更大的规模研究器官和组织模型。科学家、研究人员、学生等利益相关方将有机会在更理想的人工条件下培养细胞，设计更现实的程序并获得更好的结果。

生物打印是我们通往更健康医学未来的道路

在我们达到对简单器官甚至更简单的软骨组织进行 3D 生物打印并将其移植到人类受试者中之前，肯定还需要 10 到 15 年的时间。例如，即使成功打印出了一个器官，为功能正常的血管（器官周围的血管）创造微环境仍然是一个障碍。

然而这些都是科学家们准备面对的障碍。而如今，生物打印不久前我们还停留在想象中和纸面上的东西。生物打印可帮助研究人员理解和可视化新的困难，并为创新解决方案铺平道路。

一个快速发展的领域

生物技术领域正在迅速发展。这种速度与教育计划相匹配，以使研发保持在有竞争力的水平。在过去 5 年里，生物打印课程的数量大幅增长，现在，甚至有专门研究生物打印的博士和博士后项目。

世界各地出现了无数的出版物，生物技术公司越来越多地以其产品和服务支持学术界。从本质上讲，生物技术正在形成自己的研究领域。即将出现一些鼓舞人心的事情，那就是生物打印的多功能性。