科技时代的“造物主”生物3D打印

3D打印即快速成型技能的一种，它是一种以数字模型文件为根本，利用粉末状金属或塑料等可粘合股料，通过逐层打印的办法来布局物体的技能。
自20世纪90年代中期涌现之后，该技能被广泛运用于珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程、汽车和医疗等领域。
其在生物医疗家当内的浸染，堪称是神奇。

近日，参考者网援引法国媒体的一篇宣布称，美国科学家当地韶光8月1日宣告，利用3D生物打印机，他们成功地用胶原蛋白制造出可正常事情的心脏组织。
他们说，这项打破性技能有朝一日可以制造出完全的器官。

同时，法新社在宣布里面还提到，美国科学家在研究论文表示，他们采取的这种方法，以迄今所能达到的最高精度，利用人体内最丰富的蛋白，复制出了繁芜的人体生物支架。

而就在今年4月份，同样来自法新社的宣布称，以色列研究职员创造了天下上第一颗具备细胞和血管的3D打印心脏。
这颗3D打印的心脏是一个迷你版的，但拥有清晰的血管脉络。
研究职员将从患者身上采集的脂肪组织与特制的打印材料稠浊到一起，成功复刻出了缩小版本的患者心脏。

心脏是人体主要的器官，而且事情办法极为繁芜。
干系数据显示，每年环球有将近2000万人去世于心脏干系的疾病。
因此，上述这样的心脏组织打印技能如果能够更进一步，无疑将会从去世神的手里挽救更多人的生命。

除了打印心脏，也有其他的人体器官不断地被3D打印技能复现出来。

3D打印领域的小型初创企业Prellis Biologics正在投资制造毛细血管的新技能。
Prellis Biologics联合创始人包括研究科学家梅勒妮·马修（Melanie Matheu）表示，毛细血管是只有1个细胞厚的血管，充当氧气和营养物质的运送通道，以帮助滋养体内各种器官，如果没有正常发挥浸染的毛细血管构造，就不可能制造出器官。
因此，毛细血管打印是打印心脏、肝脏、肾脏和肺脏的主要拼图。

当前，3D打印在肝脏打印中的进展迅速，已经能够帮助肝脏外科年夜夫进行外科手术。
通过3D打印完成后的肝脏模型既能清晰可见精准的肝脏(包括风雅表面、高通透性的本色)，还有肿瘤和内部完全的三系5-6级血管网，血管末端直径达到了CT层分辨率极限，为参照进行的肝脏手术实现了定制化、精准化。
而来自爱丁堡大学医学研究委员会（MRC）再生医学中央的科学家在2018年8月表示，结合干细胞技能与3D打印技能，他们成功造就出了人源3D肝脏组织，并且在小鼠水平显示出治疗的潜力。

除了肝病和心脏病，肾病患者也在逐年上升。
公开资料数据显示，截止到2016年，环球肾病人数就已经达到764万，则仍在以高的增长率增加。
而相称一部分肾病患者都须要做肾移植来挽救生命，由于肾源稀缺，3D打印成为打破口。
由于3D打印完全可移植肾脏还须要数年的韶光，范德比尔特大学William Fissel教授和他的团队正在借助3D打印开拓一种更加实际的替代办理方案 — 生物稠浊型可移植器官。
该迷你“肾脏”实在是一个过滤器，能够和活体肾脏组织合营完成透析，进而仿照肾脏功能。

通过查看干系的宣布，我们得知目前3D打印在心脏、肝脏、肾脏、甲状腺、眼球、骨骼等生物组织打印上都有明显的进步，相信不远的将来人造器官，乃至是人造生物都会实现。

除了制造各种生物器官以外。
目前，生物3D打印技能已经被运用于术前方案、体外医疗东西、齿科、金属植入物等领域，未来将向可降解体内植入物和3D打印生物组织/器官等方向发展。

正如我们在阐述3D打印肝脏时提到的，3D打印目前在生物医疗上面紧张还是用于定制化的赞助治疗以及体外治疗东西的制造。
该项技能最开始被众人所关注是在2003年，美国Clemson大学研究者首次发文宣布了活细胞的打印，研究者通过改装一台惠普喷墨打印机，装载含细胞的墨水材料，打印出了大略的含细胞二维图案。

此后的一段韶光，开始涌现细胞3D打印，部分生物组织和部分器官打印。
到本日，技能已经能够帮助实现完全器官的打印。
问题在于打印出来的器官如何具有生命活力，并能够和患者本体契合。

在制药方面，3D打印技能同样有主要运用。
2015年，美国制药公司Aprecia采取独特的层压技能ZipDose开拓出了环球首款3D打印药物，用来治疗癫痫的药片Spritam。
3D打印技能能够制造任意形状的药物外壳，因此可以因人而异来决定药物开释速率。

目前各国在生物3D打印方面都高度关注，美国在这方面预备最早。
早在2011年，美国国防前辈研究项目局（DARPA）就立项支持工程制造三维人体组织构造的体外平台，包括循环、内分泌、胃肠道、免疫、外皮、肌肉骨骼、神经、生殖、呼吸、泌尿系统10大生理系统，并操持运用于人体内。

我国同样重视生物3D打印技能的发展。
在《国家增材制造家当发展推动操持（2015-2016年）》和“十三五”国家重大科技专项中，对生物3D打印的未来发展都有主要指示。

总体而言，目前生物3D打印技能在很多国家医疗康健领域的发展过程中都霸占主要的地位。
从运用角度来看，生物3D打印技能在医药方面的技能已经较为成熟，借助已有的药物质料，能够起到促进和定制化的浸染。
在体外医疗东西领域，3D打印个性化手术导板的运用提高了治疗成功率和手术精度，降落了手术中的意外风险。
在齿科、骨科方面，目前技能也已经较为成熟，能够做到植入人体。
目前进展较为缓慢的是器官领域，由于生命运动的繁芜性，须要分外的材料来帮助打造具有生命力的生物器官，目前仍处于研发阶段。

准确地说，生物3D打印是一种基于增材制造思想，以活细胞、细胞外基质、生物因子和生物质料为质料，制造有生命或无生命的生物学产品的技能。
与金属、陶瓷、塑料等材料的3D打印之间最大的差别便是材料的不同。

当前，不管是发展更快的微挤出式技能，还是喷墨式、磁力式和激光式技能，在生物3D打印方面都受限于材料的进步，因此加大材料研发力度将是未来一段韶光的重点所在。
从技能角度而言，微挤出式技能更适宜生物3D打印，不管是墨水材料种类、生物相容性，还是三维成型能力等方面具有综合上风。
因此，在生物3D打印领域，微挤出式技能在未来几年将引领潮流。

根据有名市场研究机构MarketsandMarkets此前发布的数据显示，环球工业3D打印市场将从2018年的17.3亿美元增长到2023年的56.6亿美元，年复合增长率达到27.21％。
同时，MarketsandMarkets还指出，在预测期内，3D打印材料市场估量将以最高的年复合增长率增长。

高速增长的市场让3D打印吸引了浩瀚参与者，从设备、材料到做事各个环节都有很多厂商。
差异于大多数高科技家当，3D打印领域，美国并不是3D打印行业的技能引领者，由于太空空间对3D打印的主要性，俄罗斯在这方面具有领先地位。
2019年7月，俄罗斯宇航员Oleg Kononenko代表他的国家成为第一个在太空进行生物打印的人。

在企业层面，环球估值最高的纯3D打印企业是金属3D打印龙头厂商德国EOS。
目前，EOS的估值已经达到26亿美元，营收也已经超过4亿美元。
EOS的核心产品是SLS激光烧结高分子3D打印、SLM金属3D打印两大类型的工业级3D打印机。
企业估值排在EOS后面的是美国Carbon3d，估值达到了22亿美元，Carbon3d推出了一种全新的“连续液体界面制造”工艺，极大地提升了3D打印的速率。

此外，发明了低本钱桌面级金属3D打印的美国Desktop Metal估值15亿美元。
传统美国3D打印巨子美国Stratasys现在市值12.3亿美元。
把碳纤维/金属等材料实现桌面低本钱3D打印的美国Markforged估值超10亿美元。
这些公司都是3D打印技能商业化发展较快的企业。

从企业估值角度来看，杭州先临三维作为一家综合型的3D打印做事公司，目前企业估值已经超过32亿元公民币。
排在先临三维后面的是西安铂力特，目前估值为28亿元公民币。
这两家海内企业均是紧张从事3D打印机发卖和做事。

当前，海内的3D打印家当较为完备。
从事3D打印机发卖的公司除了上面两家还包括：中科煜宸、永年激光、上海联泰、华曙高科、鑫精合、汉邦科技、盈普、武汉华科三维、珠海西通、武汉滨湖、武汉易制、天昱智造、南京英尼格玛、重庆塞领、远铸智能、广州瑞通、广州雷佳、北京煜鼎增材、北京易加三维、大连三维增减材一体、东莞亚美增减材一体、天津智束三维、哈尔滨福沃德、上海探真、广东信达雅、北方恒利、材料上海康速、青岛尤尼、佛山奥基德信、光固化上海普利生、光固化中山东方博达、安徽西锐、光固化苏州中瑞、陕西恒通。

海内从事3D打印做事的企业紧张有金属上海悦瑞、中峪三维、远铸智能、哈尔滨恒普激光、江苏亚太霍夫曼、广东信达雅、金属打印 大业、金属北京航星利华、深圳苏州北京大业、潍坊赛迪、金属北京易加、广州随尔激光、金属上海彩石激光、光固化北京意诺佳、金属中航天地、京东3D打印机、金属北航王华明、北京隆源、康硕、金属西安铂力特、模铸佛山峰华卓立。

海内从事3D打印材料的企业紧张有中航迈特粉冶、苏州英纳特纳米科技、上海材料研究所(SRIM)、广州纳联材料科技、陕西融天航空器材、西安赛隆金属材料、成都优材科技、湖南宁乡吉唯信金属粉体、陕西宇光飞利金属材料、浙江亚通焊材、飞而康快速制造科技。

不管是西方神话里面的上帝造万物，还是东方神话里面的女蜗造万物，我们都不能有幸得见。
但是，在未来的十几、二十年的韶光内，我们很可能将见证人造器官在人体内运转，肢体残疾将成为过去式。
而在迢遥的未来，除了玄而又玄的生物大脑难以复刻，生物3D打印技能或许将成为科技时期新的“造物主”。

参考文章：

《3D打印人体器官就要来了，速率比你想象的要快》

《3D打印出可正常事情的人体心脏组织》

《新研究：干细胞+3D打印可用于肝脏移植》

《2023年环球工业3D打印市场总值将达56.6亿美元》

《70%亏损，环球20家3D打印机厂商市值/估值比拟，有泡沫吗？》

《生物3D打印技能的运用现状和发展趋势》