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    3D打印技術(shù)最近很火！《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》把它的影響與當(dāng)年工廠的出現(xiàn)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(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。“當(dāng)然我們所用材料不是墨水，而是‘生物墨水’，即細(xì)胞。”
    邁克·瑞納德是美國(guó)Organovo公司執(zhí)行副總裁兼商業(yè)運(yùn)營(yíng)官。這是一家來(lái)自美國(guó)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(yùn)用的公司，該公司通過(guò)和美國(guó)專(zhuān)門(mén)學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)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(shè)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(diào)推出了第一款商業(yè)化的3D生物打印機(jī)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(diào)在幾個(gè)固定學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)進(jìn)行科研使用。
    “現(xiàn)在我還不能向你透露具體運(yùn)營(yíng)臺(tái)數(shù)和造價(jià)，但是這些生物3D打印機(jī)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(jī)構(gòu)，用于研究組織工程學(xué)。”瑞納德表示。
    目前，通過(guò)此技術(shù)利用細(xì)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(fù)雜的器官打印。
    然而，瑞納德表示，最終的目標(biāo)是能夠打印出可移植的人體器官，“當(dāng)然我們近期的目標(biāo)還是將著力于醫(yī)療研究和藥物尋找上。”
    除此之外，面對(duì)一些研究實(shí)際難題，瑞納德表示，“我們現(xiàn)在關(guān)注于制造出更大的人體組織，與微型血管系統(tǒng)結(jié)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(jī)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(duì)于3D生物打印機(jī)而言，這一切都不是那么簡(jiǎn)單，因?yàn)槠渌枰氖恰吧锬薄?

    目前這些細(xì)胞主要有四種來(lái)源：成人干細(xì)胞(adult stem cells)、誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(induced pluripotent stem cells，簡(jiǎn)稱(chēng) IPS細(xì)胞)、原始細(xì)胞(primary cells)以及祖細(xì)胞(progenitor cells)。
    與之相對(duì)，其他相似機(jī)構(gòu)則是使用人造生物材料或是異基因的材料用以設(shè)計(jì)和最終組織的構(gòu)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(xì)胞的組件。”瑞納德表示。
    有了這些細(xì)胞材料后，通過(guò)在3D生物打印機(jī)的作用下，理論上各式各樣的組織就能形成了。
    根據(jù)美國(guó)實(shí)驗(yàn)室最新研究報(bào)告顯示，該類(lèi)打印機(jī)能夠生產(chǎn)出組織結(jié)構(gòu)，通過(guò)一層一層的架構(gòu)最終形成3D造型體，如適用于血管的管子和適用于關(guān)節(jié)的波狀軟骨。

    據(jù)了解，Organovo問(wèn)世的3D生物打印機(jī)擁有以激光為導(dǎo)向的印刷噴嘴，而這個(gè)噴嘴可以噴出由不同細(xì)胞混合的“墨水”。而每一滴“墨水”就是含有10000至30000萬(wàn)個(gè)細(xì)胞的一滴溶液，最終形成人體組織。
    “這些細(xì)胞在開(kāi)始必須精心的準(zhǔn)備，使其能夠在生物打印機(jī)上得到精確的布置和處置。”瑞納德表示。
    目前該款號(hào)稱(chēng)全球第一款商業(yè)化的3D生物打印機(jī)并沒(méi)有直接推向市場(chǎng)，但瑞納德表示，他們選擇將其運(yùn)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(yàn)室階段，而且面臨著形成組織的強(qiáng)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(shè)計(jì)的難題。
     根據(jù)公開(kāi)的資料顯示，目前3D生物打印機(jī)能夠非常成功的生產(chǎn)出簡(jiǎn)單的組織結(jié)構(gòu)，大約由20層細(xì)胞構(gòu)成。如以厚度為標(biāo)準(zhǔn)衡量，其僅為幾百微米，相當(dāng)于人類(lèi)少許的頭發(fā)。
     然而，目前使用3D生物打印機(jī)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)注的話題。
    “一個(gè)重要的挑戰(zhàn)是弄清楚怎樣養(yǎng)活這些組織。”賓夕法利亞大學(xué)組織精密加工實(shí)驗(yàn)室主任克里斯多夫(Christopher Chen)曾經(jīng)接受媒體采訪時(shí)表示。
    對(duì)此，瑞納德則表示他們注意到了這些挑戰(zhàn)，并對(duì)本報(bào)記者表示，“能夠?qū)⑦x好的細(xì)胞和既定的設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)完成細(xì)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。”
    另外，對(duì)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(duì)于此次合作細(xì)節(jié)，瑞納德并未向本報(bào)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(xiàng)目小組，相關(guān)進(jìn)展消息將會(huì)在2013年陸續(xù)公布。

11億美元市場(chǎng)誕生
    除此之外，瑞納德還向本報(bào)記者詳細(xì)介紹了接下來(lái)發(fā)展方向。
    “我們現(xiàn)在正在做的一件事情是設(shè)計(jì)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(yàn)加以推動(dòng)醫(yī)療研究和藥品發(fā)現(xiàn)領(lǐng)域的發(fā)展。”
    由此可見(jiàn)，該技術(shù)目前處實(shí)驗(yàn)室醫(yī)療研究和藥品發(fā)現(xiàn)階段，而并非臨床器官移植。
    但是這一切并不意味著現(xiàn)在3D生物打印機(jī)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(jù)BBC市場(chǎng)研究報(bào)告顯示，Organovo已經(jīng)重點(diǎn)關(guān)注的3D生物打印機(jī)運(yùn)用于藥物發(fā)現(xiàn)研究以及毒性測(cè)試行業(yè)，全球市場(chǎng)價(jià)值達(dá)到了11億美元。
    由于被嚴(yán)格控制的臨床實(shí)驗(yàn)以及相關(guān)監(jiān)管體系，目前很難得到相關(guān)實(shí)驗(yàn)批準(zhǔn)，即在病人治療上使用這些組織。而且目前也很難預(yù)測(cè)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)觀預(yù)測(cè)，“未來(lái)十年有可能看到第一次簡(jiǎn)單的補(bǔ)充性療法，而更加復(fù)雜的移植療法將未來(lái)二十年間出現(xiàn)。”