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在電影《逃離小島》中，男女主人公幸福地去桃園島享受美好生活，萬萬沒想到他們去島上拔出活體器官來拯救别人。他們出生和長大隻是為了拯救人類，一群需要新鮮器官移植的人......
事實上，"人類需要新鮮器官"的命題不是虛構的，而是一個血腥的現實。2016年，美國約有16萬例器官移植等待，隻有16000例器官捐獻者;
2019年，全球将完成40，608例死後器官捐贈，但隻有約10%的世界器官移植需求得到滿足。
醫療專業人士稱缺乏捐助者是"一場危機"。随着科學技術和人類健康的發展，活性器官的體外制造已成為研究熱點——3D生物列印技術已成為首選。
<h2>01 3D生物列印的臨床意義</h2>
将3D列印與生物聯系起來的是克萊姆森大學的Thomas Boland教授。2000年，Boland教授首次提出了"細胞和器官列印技術"的概念。2003年，該團隊首次成功列印活細胞，并發表了世界上第一張生物細胞列印紙，實作了從印刷無創性到活物質的飛躍。
事實上，在此之前，廣義上的3D生物列印已經存在，但臨床意義卻不盡相同。
早在1992年，SLA（RP技術在光學固定立體模組化中的應用）
該技術已被用于顱面整形手術的術前模拟，為3D列印中的手術指導打開了大門。對于3D列印，傳統的醫療模型将實作為拟人化醫療模型的發展提供支援。這是3D生物列印的第一層臨床意義：制造沒有生物相容性要求的結構，用于手術路徑規劃的産品。
2007年，意大利骨科醫療裝置公司Limage Corporate推出了世界上第一個3D列印标準化硬組織修複産品Trabecular Titaniumtm，獲得了植入式髋部杯的CE認證。這是3D生物列印的第二層臨床意義：制造所需的生物相容性，不可降解的植入物。例如，钛合金通過，缺陷修複矽膠，假肢等。
通過3D列印列印生物相容性要求和可生物降解産品是3D生物列印的第三層臨床意義。例如，牙齒。采用3D列印技術列印出钛合金多牙種植體連接配接多孔結構，間隙300~400m，通過動物實驗和控制，3D列印牙種植體具有良好的骨結合能力，骨組織生長成種植體的表面間隙，具有較高的骨組織密度。
在解決了前三層需求之後，定制的人類開始攀登3D生物列印領域的另一個高峰：攜帶細胞的列印。這就是我們今天在狹義的3D生物列印中談論的内容：操縱活細胞，建構仿生3D組織，列印細胞模型，細胞，皮膚，血管。或者，列印一個功能器官。
<h2>02 從看神</h2>
從本質上講，生物列印隻是普通列印過程的一種進階形式。想象一下，數以百萬計的人使用列印機制作檔案或照片的硬體副本。其實，3D生物列印類似于正常的列印過程：在列印需要設計之前，列印需要列印機，墨水，以確定品質。
目前，主流的3D生物列印技術可分為五大類：擠壓生物列印、有限生物列印、噴墨生物列印、雷射輔助生物列印和微閥生物列印。
過程是相同的，但顯然要求是不同的。長期以來，評論員一直認為，3D列印面臨四大挑戰：細胞技術、生物材料、制造平台和血管供應系統。
人體的不同組織由不同的細胞組成，如皮膚中的上皮細胞以及心髒和心肌細胞。這些細胞中哪些适合體外分離培養？哪些可以在培養後保持其生物活性？培育增值技術是3D生物列印成功的先決條件。
而且，不同的組織器官具有不同的特征。如皮膚柔軟，骨骼堅硬。3D列印需要與組織特征相對應的生物材料，并且所選材料必須通過3D列印系統進行操作。
此外，無論是擠出、噴墨還是微生物閥門印刷，每種印刷方法都有優缺點和硬體技術要求。在保持細胞的生物活性和生物材料的實體性質，滿足醫療應用标準的同時，確定3D列印系統最有效并不容易。
但并非無法追蹤。
Boland教授和他的團隊于2004年申請了世界上第一項細胞和器官列印專利。并授權給3D生物列印公司Organovo。後者是目前全球3D生物列印市場時的熱雞。
2010年，Organovo列印出全球首條血管，引領3D列印血管商業化;
2011年，Map Medical的3D列印标準化軟組織修複産品，吸收性硬腦（脊）膜，獲得了CE認證，2012年，蘇格蘭科學家首次使用人體細胞作為材料列印肝髒組織。
<h2>03 終極問題</h2>
據說有一幅畫挂在哈佛醫學院的牆上，描繪并記錄了1954年世界上第一例器官移植手術。是以，器官移植在人類曆史上已經存在了67年。現在，3D生物列印是關于将實驗室組織植入體内。
先驅是著名的安東尼·阿塔拉教授。時間是2001年。
2001年，10歲的盧克·馬塞拉（Luke Massella）不得不面對現實："我可能不得不靠透析生活一輩子，我不能參加體育運動，我不能像我哥哥一樣過正常孩子的生活。他因先天性脊柱裂進行了十幾次手術後幸存下來。然而，他的膀胱又開始出現問題，他的腎髒開始衰竭。
幸運的是，他遇到了安東尼·阿塔拉（Anthony Atala），當時他是波士頓兒童醫院的一名外科醫生。安東尼博士和他的團隊在兩個多月的時間裡，在實驗室裡取出了一小塊盧克的膀胱，并設計了一個新的膀胱。然後，在14小時的手術中，醫生用新的膀胱替換了有缺陷的膀胱。
現在，二十年過去了，盧克·馬塞拉（Luke Massella）從事過各種職業，包括學校摔跤教練。自13歲以來，他從未接受過任何其他手術。
Anthony博士目前是WFIRM，wake Forest再生醫學研究所的研究負責人。該機構有3D生物列印的曆史。
二十多年來，該團隊發明了人造膀胱，人造陰道和尿道;2020年，他們宣布使用生物工程技術修複的"人造子宮"将允許兔子生下幸存的後代。這一次，該團隊希望這項技術最終能夠取代子宮移植，給患有子宮功能障礙的女性一個懷孕的機會。
不僅是安東尼博士的代理，而且在2013年，密歇根大學公共醫學中心利用該技術建立了一個人工氣管，并成功進行了世界上第一個3D列印器官的人體移植手術;該公司聲稱，下一步是明确的：人性本身。
2019年4月，世界上第一個3D列印的人造心髒誕生了，來自以色列特拉維夫大學的一個研究小組。使用人體脂肪組織，成功3D列印了具有細胞，血管，心室和心房的"人造心髒"。雖然一般隻有兔心很大，但它證明了研究人工心髒進行器官移植的可行性。一年半後，2020年11月，卡内基梅隆大學列印了一個全尺寸的人類心髒模型。
似乎人類可以列印出可以移植的器官。但事實上，除了上面提到的細胞技術、生物材料、制造平台之外，最難的就是血管供應系統：人體的組織和器官都生活在血管系統中，充足的血液供應是維持生物活性所必需的。但目前的3D生物列印技術還不足以産生相當于提供替代方案的替代方案，更不用說将血管系統融合到3D列印組織中了。3D列印能否列印出具有血管系統的器官，并融入整個人體血液循環系統，對行業來說是一個巨大的挑戰。
此外，對于細胞印刷，生物墨水的可控性、印刷結構的活性、印刷結構的功能化可以概括為其控制所涵蓋的三個基大學學問題，解決這些問題需要克服，從油墨合成、印刷工藝調節、營養傳播通道建設到功能誘導等。
但即使所有這些問題都能得到有效解決，也存在一個終極問題：一旦人體器官能夠像生産線上的産品一樣大規模生産，人類生存的最終目的是什麼？如果一個人的器官可能因工業産品而增強，那麼其他人的痛苦又能說些什麼呢？如果一個人的整體可以被複制，比如本文開頭提到的電影的克隆，複制器會不會出現嗎？
康德說："永遠不要簡單地把人當作工具，而要永遠作為目的，無論是為了你自己還是為了他人。"
你告訴我？