近年來，3D打印已成為矚目的一項新興技術。3D生物打印技術可讓科研人員另辟途徑地制造人體替換器官，雖然將其應用于醫(yī)療服務領域還需很長一段時間，但是科學家相信隨著3D生物打印技術以及再生醫(yī)學的發(fā)展進步，將zui終實現(xiàn)人體器官的個性化定制。

3D打印技術的原理與普通打印機的基本相同，將裝有液體或細胞等“生物材料"，與電腦連接后，通過電腦控制把“打印材料"一層層疊加起來，zui終把計算機上的藍圖變成實物。2010年，3D生物打印機被《時代周刊》評為2010年50項*發(fā)明之一。

打印出腎臟原型

美國北卡羅來納州溫斯頓-塞勒姆市維克森林大學科學家已用一臺3D打印機制造出一個腎臟原型。目前他們正用3D打印技術制造出用于培育人體細胞的腳手架，從而制造包括耳朵和鼻子在內(nèi)、看似真實的面部特征。

在另外幾個實驗室中，科學家正為制造人和豬的心臟、肺、肝臟和腎的體內(nèi)腳手架尋找方法，他們的zui終目標是為患者提供量身定做的器官替代品。維克森林大學的這臺打印機沒有使用沉積墨，而是用加入細胞混合物的凝膠一樣的可生物降解腳手架，逐層構建腎臟。

研究負責人安東尼•阿特拉博士正在開拓這項新技術。他通過打印出來的腳手架用捐贈者細胞制造出“硬挺"的陰莖。他對兔子進行的試驗顯示，這一器官替代品可正常發(fā)揮作用。另外，數(shù)十名患者植入用他們自己的細胞培育出的實驗性膀胱后情況良好。與此同時，十幾位患者植入了用他們自己的膀胱組織制造的尿道。但阿特拉認為，還需許多年才能把打印器官應用到患者身上。

阿特拉表示，迄今為止植入人體的在實驗室培育出來的身體部分只是含有相當簡單的結構。肝臟、心臟和腎臟等固體內(nèi)臟的制造過程更加復雜。但耶魯大學一所實驗室已用細胞替換技術制造出老鼠肺。它們可在這些嚙齒動物體內(nèi)運作一段時間。他們現(xiàn)在正想在實驗室內(nèi)研究豬和人的肺腳手架。

打印出具有功能的人耳

美國康奈爾大學的工程師與醫(yī)生成功制造了一個人工假耳，在外觀與功能上與真耳并無二樣。這一重要的進展給那些患有先天性耳朵畸形，即小耳癥的兒童帶來了希望。

康奈爾大學生物工程學家與威爾康乃爾醫(yī)學院（Weill Cornell Medical College）的醫(yī)生組成的研究團隊結合3D打印技術以及由活細胞制成的可注射膠造出了與人耳幾乎*一樣的假耳。在3個月時間內(nèi)，這些耳朵即可長出軟骨，替換掉其中用于定型的膠原。這一研究成果在線發(fā)表在的PLOS One雜志上。

打印出世界*人工肝臟組織

蘇格蘭科學家研制出利用人體細胞打印人造肝臟組織的技術。研究發(fā)現(xiàn)，在生理性更強的3D培養(yǎng)物中成長起來的細胞和2D培養(yǎng)物中的表現(xiàn)截然不同，在此基礎上，愛丁堡赫瑞瓦特大學的研究人員研制出了基于瓣膜的細胞打印流程，可以生物試劑特定的細胞種類。這一技術面臨的一大挑戰(zhàn)是研發(fā)更易控和更精細的打印噴嘴，以有效保護細胞和組織的生存能力。

Will博士表示：“突破性的新藥從開發(fā)到面市需要10到15年以及超過10億美元的投資。3D打印人體器官能把這一時間縮短到10年以下，而成本僅僅是原來的一半。所有的藥物都需要進行對肝臟的毒性測試，所以這項技術能造福所有藥物。"

人造肝臟的研發(fā)困難重重，因為它包含了多種不同的細胞種類和復雜的血管結構。研究人員想利用3D打印技術制造出構造相對簡單的1毫米迷你肝臟和各

打印出人類仿生組織

英國牛津大學研究出3D打印技術，將水和液體分子連接在一起形成了具有人體細胞功能的“液滴"（仿生組織），這些打印出“功能液滴"可用于替換受損的人體組織，或者作為新方法為人體投遞新藥，相關研究發(fā)表在《科學》（Science）期刊上。

*人工合成的“液滴"不需要基因組以及其轉錄表達，從而避免了其它方法在合成人工組織上所遇到的問題，例如干細胞使用。

領導這一研究的牛津大學化學系Hagan Bayley教授稱：“我們不是嘗試合成類似組織的物質，而是希望它能執(zhí)行組織功能。研究表明，創(chuàng)建的數(shù)千個“集合液滴"能利用蛋白孔打印出神經(jīng)元的信號途徑，并能從信號網(wǎng)絡的一端向另一端傳遞電子信號。"

每個液滴是直徑約為50微米的透明空腔，盡管它的體積約是活細胞的5倍，研究人員有理由相信他們能將其合成得更小。值得肯定的是，在數(shù)周內(nèi)液滴形成的信號網(wǎng)絡能保持穩(wěn)定。 3D打印已成為矚目的一項新興技術