照片来源 smh.com.au
|网络医疗客人
在电影《逃离小岛》中，男女主人公幸福地去桃园岛享受美好生活，万万没想到他们去岛上拔出活体器官来拯救别人。他们出生和长大只是为了拯救人类，一群需要新鲜器官移植的人......
事实上，"人类需要新鲜器官"的命题不是虚构的，而是一个血腥的现实。2016年，美国约有16万例器官移植等待，只有16000例器官捐献者;
2019年，全球将完成40，608例死后器官捐赠，但只有约10%的世界器官移植需求得到满足。
医疗专业人士称缺乏捐助者是"一场危机"。随着科学技术和人类健康的发展，活性器官的体外制造已成为研究热点——3D生物打印技术已成为首选。
<h2>01 3D生物打印的临床意义</h2>
将3D打印与生物联系起来的是克莱姆森大学的Thomas Boland教授。2000年，Boland教授首次提出了"细胞和器官打印技术"的概念。2003年，该团队首次成功打印活细胞，并发表了世界上第一张生物细胞打印纸，实现了从印刷无创性到活物质的飞跃。
事实上，在此之前，广义上的3D生物打印已经存在，但临床意义却不尽相同。
早在1992年，SLA（RP技术在光学固定立体建模中的应用）
该技术已被用于颅面整形手术的术前模拟，为3D打印中的手术指导打开了大门。对于3D打印，传统的医疗模型将实现为拟人化医疗模型的发展提供支持。这是3D生物打印的第一层临床意义：制造没有生物相容性要求的结构，用于手术路径规划的产品。
2007年，意大利骨科医疗设备公司Limage Corporate推出了世界上第一个3D打印标准化硬组织修复产品Trabecular Titaniumtm，获得了植入式髋部杯的CE认证。这是3D生物打印的第二层临床意义：制造所需的生物相容性，不可降解的植入物。例如，钛合金通过，缺陷修复硅胶，假肢等。
通过3D打印打印生物相容性要求和可生物降解产品是3D生物打印的第三层临床意义。例如，牙齿。采用3D打印技术打印出钛合金多牙种植体连接多孔结构，间隙300~400m，通过动物实验和控制，3D打印牙种植体具有良好的骨结合能力，骨组织生长成种植体的表面间隙，具有较高的骨组织密度。
在解决了前三层需求之后，定制的人类开始攀登3D生物打印领域的另一个高峰：携带细胞的打印。这就是我们今天在狭义的3D生物打印中谈论的内容：操纵活细胞，构建仿生3D组织，打印细胞模型，细胞，皮肤，血管。或者，打印一个功能器官。
<h2>02 从看神</h2>
从本质上讲，生物打印只是普通打印过程的一种高级形式。想象一下，数以百万计的人使用打印机制作文件或照片的硬件副本。其实，3D生物打印类似于正常的打印过程：在打印需要设计之前，打印需要打印机，墨水，以确保质量。
目前，主流的3D生物打印技术可分为五大类：挤压生物打印、有限生物打印、喷墨生物打印、激光辅助生物打印和微阀生物打印。
过程是相同的，但显然要求是不同的。长期以来，评论员一直认为，3D打印面临四大挑战：细胞技术、生物材料、制造平台和血管供应系统。
人体的不同组织由不同的细胞组成，如皮肤中的上皮细胞以及心脏和心肌细胞。这些细胞中哪些适合体外分离培养？哪些可以在培养后保持其生物活性？培育增值技术是3D生物打印成功的先决条件。
而且，不同的组织器官具有不同的特征。如皮肤柔软，骨骼坚硬。3D打印需要与组织特征相对应的生物材料，并且所选材料必须通过3D打印系统进行操作。
此外，无论是挤出、喷墨还是微生物阀门印刷，每种印刷方法都有优缺点和硬件技术要求。在保持细胞的生物活性和生物材料的物理性质，满足医疗应用标准的同时，确保3D打印系统最有效并不容易。
但并非无法追踪。
Boland教授和他的团队于2004年申请了世界上第一项细胞和器官打印专利。并授权给3D生物打印公司Organovo。后者是目前全球3D生物打印市场时的热鸡。
2010年，Organovo打印出全球首条血管，引领3D打印血管商业化;
2011年，Map Medical的3D打印标准化软组织修复产品，吸收性硬脑（脊）膜，获得了CE认证，2012年，苏格兰科学家首次使用人体细胞作为材料打印肝脏组织。
<h2>03 终极问题</h2>
据说有一幅画挂在哈佛医学院的墙上，描绘并记录了1954年世界上第一例器官移植手术。因此，器官移植在人类历史上已经存在了67年。现在，3D生物打印是关于将实验室组织植入体内。
先驱是著名的安东尼·阿塔拉教授。时间是2001年。
2001年，10岁的卢克·马塞拉（Luke Massella）不得不面对现实："我可能不得不靠透析生活一辈子，我不能参加体育运动，我不能像我哥哥一样过正常孩子的生活。他因先天性脊柱裂进行了十几次手术后幸存下来。然而，他的膀胱又开始出现问题，他的肾脏开始衰竭。
幸运的是，他遇到了安东尼·阿塔拉（Anthony Atala），当时他是波士顿儿童医院的一名外科医生。安东尼博士和他的团队在两个多月的时间里，在实验室里取出了一小块卢克的膀胱，并设计了一个新的膀胱。然后，在14小时的手术中，医生用新的膀胱替换了有缺陷的膀胱。
现在，二十年过去了，卢克·马塞拉（Luke Massella）从事过各种职业，包括学校摔跤教练。自13岁以来，他从未接受过任何其他手术。
Anthony博士目前是WFIRM，wake Forest再生医学研究所的研究负责人。该机构有3D生物打印的历史。
二十多年来，该团队发明了人造膀胱，人造阴道和尿道;2020年，他们宣布使用生物工程技术修复的"人造子宫"将允许兔子生下幸存的后代。这一次，该团队希望这项技术最终能够取代子宫移植，给患有子宫功能障碍的女性一个怀孕的机会。
不仅是安东尼博士的代理，而且在2013年，密歇根大学公共医学中心利用该技术创建了一个人工气管，并成功进行了世界上第一个3D打印器官的人体移植手术;该公司声称，下一步是明确的：人性本身。
2019年4月，世界上第一个3D打印的人造心脏诞生了，来自以色列特拉维夫大学的一个研究小组。使用人体脂肪组织，成功3D打印了具有细胞，血管，心室和心房的"人造心脏"。虽然一般只有兔心很大，但它证明了研究人工心脏进行器官移植的可行性。一年半后，2020年11月，卡内基梅隆大学打印了一个全尺寸的人类心脏模型。
似乎人类可以打印出可以移植的器官。但事实上，除了上面提到的细胞技术、生物材料、制造平台之外，最难的就是血管供应系统：人体的组织和器官都生活在血管系统中，充足的血液供应是维持生物活性所必需的。但目前的3D生物打印技术还不足以产生相当于提供替代方案的替代方案，更不用说将血管系统融合到3D打印组织中了。3D打印能否打印出具有血管系统的器官，并融入整个人体血液循环系统，对行业来说是一个巨大的挑战。
此外，对于细胞印刷，生物墨水的可控性、印刷结构的活性、印刷结构的功能化可以概括为其控制所涵盖的三个基本科学问题，解决这些问题需要克服，从油墨合成、印刷工艺调节、营养传播通道建设到功能诱导等。
但即使所有这些问题都能得到有效解决，也存在一个终极问题：一旦人体器官能够像生产线上的产品一样大规模生产，人类生存的最终目的是什么？如果一个人的器官可能因工业产品而增强，那么其他人的痛苦又能说些什么呢？如果一个人的整体可以被复制，比如本文开头提到的电影的克隆，复制器会不会出现吗？
康德说："永远不要简单地把人当作工具，而要永远作为目的，无论是为了你自己还是为了他人。"
你告诉我？