本文首次发表于 GE LookAhead。
这一切始于15年前的一台老式喷墨打印机：托马斯·博兰（Thomas Boland）意识到，其喷嘴直径约为25微米，与典型人体细胞的大小大致相当。
如今，博兰先生担任TeVido BioDevices的首席科学顾问兼联合创始人。该公司是一家位于得克萨斯州的企业，致力于开发活体组织打印技术。其当前的使命是：利用乳腺癌患者的脂肪细胞，在乳房切除术后精准打印并重建其乳头。博兰先生及这一新兴生物打印领域的其他人士所追求的，是科幻小说中的梦想。他们致力于按需打印活的、可存活的、功能完备的器官。科学家认为这有可能在未来十年内实现，但要做到却远非易事。
实际的打印过程相对简单：将细胞与能够悬浮细胞的水凝胶混合，形成细胞“生物墨水”。细胞与凝胶一起，按精确的层次和图案被打印出来。打印组织成熟后，水凝胶会被去除。然而，让这些打印组织保持存活却十分困难。在人体内，细胞从血管系统中获取维持生命所需的营养。而这样的条件在实验室中不易满足，迄今为止，血管化问题仍是生物打印的一大重要障碍。“当它们[打印出的器官]失效时，几乎总是因为血管化做得不够好。这是一个非常大的问题，但我认为，大多数情况下，人们并没有在着力解决它。”Blue Skies Innovations Ltd总监、GE Healthcare高级顾问斯蒂芬·明格博士（Stephen Minger）在 接受《Materials World》采访时指出。
尽管如此，研究仍在取得进展。例如，哈佛大学的研究人员已成功3D打印出配备 可充当血管的中空结构。与此同时，生物打印公司也正吸引着人们的关注。Organovo是全球首家公开上市的3D生物打印公司，利用肝细胞、内皮细胞和肝星状细胞来生物打印肝组织。Organovo的这些微小组织切片仅长3毫米，且存活时间仅约40天，远未达到功能完备器官的水平。尽管如此，此类生物打印肝脏有可能缩短活体组织毒理学检测所需的冗长而昂贵的政府审批流程。事实上，默沙东公司（Merck & Co.）早在4月便与Organovo签署了协议，旨在开展此类测试。若此类合作取得成功，或许将为更复杂的研究提供资金。
Organovo还与总部位于巴黎的化妆品巨头欧莱雅（L’Oréal）开展了另一项备受瞩目的合作，共同研究生物打印人体皮肤组织。皮肤组织通常由相对简单的层次构成，被认为比结构复杂的心脏或胰腺更易于规模化生产，因此是验证功能性与市场潜力的良好起点。尽管与医学并无直接关系，欧莱雅的合作最终或将有助于皮肤及烧伤治疗。而且，如果取得成功，此类生物打印还可能消除美容行业中备受争议的动物测试。
生物打印的理念，即将3D打印与医学相结合，也延伸至医学前沿的其他领域。夏季，美国食品药品监督管理局（FDA）批准了一种3D打印药片的使用。通过3D打印药物，研究人员可以控制药片的孔隙率，制造出可在口中即刻溶解的药片。他们还可以制作分层结构，并改变药片形状，例如制成金字塔形，从而更好地控制吸收速率；或者，作为对往日复方药房的一种升级致敬，他们可以将更多活性成分装入更小的单次剂量中，从而提高药效。
这类进展预示着未来某一天，我们或将下载用于制作自身药物、自身组织，甚至自身微生物的生物打印处方，又或许是 自行对其进行生物工程改造。但首先，研究需要资金支持，这或许是该行业当前面临的最大障碍。TeVido曾借助Indiegogo众筹平台筹集到35,000美元，但与庞大的研究经费相比，这不过是杯水车薪。正如TeVido创始人劳拉·博斯沃思（Laura Bosworth）近期向记者安德鲁·伦纳德（Andrew Leonard）所言，相比于可能挽救生命的器官技术，人们为“一款可以帮你叫出租车的应用程序”筹集资金要容易得多。可惜他们无法生物打印美元。
发布本文并不意味着世界经济论坛认同文中观点。
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作者：Holly Hickman为GE Look Ahead撰稿。
图片：2014年Computex展览期间，Aurora的3D打印机F1正在打印一尊小雕像。REUTERS/Pichi Chuang。
