在醫(yī)療3D打印中，最神秘、最尖端、最炫酷的細(xì)分領(lǐng)域，是細(xì)胞3D打印。這是在組織器官三維模型指導(dǎo)下，由3D打印機(jī)接受控制指令、定位裝配、細(xì)胞材料制造器官的新技術(shù)。

　　這一技術(shù)的形成，首先有一個(gè)基礎(chǔ)性的原理。2000年前后，科學(xué)家將人類動(dòng)脈血管切成一節(jié)節(jié)的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，然后把這些環(huán)狀結(jié)構(gòu)套在一根線上，72小時(shí)后發(fā)現(xiàn)，這些血管切片又融合到了一起，形成一根新血管。這個(gè)實(shí)驗(yàn)告訴我們，在體外，如果可以把不同的細(xì)胞在空間上按照人類的組織器官的細(xì)胞排布要求放在一起，這些細(xì)胞就會(huì)很快發(fā)生遷移、擴(kuò)散、自組織，重新組成一個(gè)器官，也就是說它能制造出一個(gè)全新的器官。

　　清華大學(xué)、麻省理工學(xué)院等學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)在細(xì)胞3D打印領(lǐng)域已有探索，它的技術(shù)原理就是將細(xì)胞一層一層打印在特殊熱敏材料上，打完之后將材料疊加就能得到需要的結(jié)構(gòu)。徐銘恩介紹稱，第一臺(tái)細(xì)胞3D打印機(jī)是用一臺(tái)正常的打印機(jī)改裝的，也是最早進(jìn)入商業(yè)化的細(xì)胞3D打印機(jī)。但由于一些技術(shù)沒有儲(chǔ)備好，這臺(tái)機(jī)器的商業(yè)化效果不好。

　　目前商業(yè)化做得最好的是3D Bioplotter技術(shù)，它是將細(xì)胞和瓊脂基復(fù)合材料共混，擠出成型在具有交聯(lián)劑的底板上層層疊加。美國Drexel大學(xué)的孫偉教授，研發(fā)出能夠連續(xù)擠出成型的三噴頭的3D打印機(jī)，這個(gè)技術(shù)可以進(jìn)行藥物毒性的肝單元結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)。

　　細(xì)胞3D打印應(yīng)用領(lǐng)域有哪些呢？第一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域是實(shí)驗(yàn)室。它可以為再生醫(yī)學(xué)、組織工程、干細(xì)胞、癌癥等與生命科學(xué)相關(guān)的領(lǐng)域提供一個(gè)非常好的研究工具，甚至可以認(rèn)為它也能像傳統(tǒng)的生物醫(yī)學(xué)中的PCR技術(shù)和膜片鉗技術(shù)一樣極大地推動(dòng)生命科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展。后兩個(gè)技術(shù)不但形成了兩個(gè)巨大的產(chǎn)業(yè)，而且還分別獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。

　　第二個(gè)可以做的就是構(gòu)建和修復(fù)組織器官，提供新的臨床醫(yī)學(xué)技術(shù)。這也是一個(gè)非常巨大的市場。隨著人逐漸的衰老，肝臟、腎臟、心臟、肺都會(huì)發(fā)生老化，這就像汽車一樣，當(dāng)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)壞掉了，輪胎壞掉了，有配件可以買，或者說可以從其他車上拆一個(gè)配件下來。那么人體器官如果壞掉了怎么辦？當(dāng)然，腎臟可以進(jìn)行移植，但是移植過程中會(huì)發(fā)生排斥反應(yīng)，更關(guān)鍵的是沒有那么多移植的供體。國家每年有3-5萬需要進(jìn)行腎臟移植的患者，現(xiàn)有的供體完全不夠，而且用上去要終身服抗免疫排斥藥。最佳的方法就是用這個(gè)病人自己的細(xì)胞來生產(chǎn)它所缺損的器官。比如說，用細(xì)胞3D打印技術(shù)，打印出了人工的肝臟單元。除了肝臟以外，3D打印技術(shù)還能制造人工脂肪。比如隆胸，當(dāng)前隆胸多半使用硅膠填充，最終會(huì)帶來副作用。最佳的方法是用自己的脂肪細(xì)胞來做修補(bǔ)。

　　第三，細(xì)胞3D打印技術(shù)還可以做藥物研發(fā)領(lǐng)域的藥物篩選模型。2014年，美國制藥工業(yè)協(xié)會(huì)新藥研發(fā)投入大概是700億美元，其中僅輝瑞一家就投資100億美元。這么巨大的投資，每年可以產(chǎn)生幾個(gè)新藥呢？大概目前全球每年只會(huì)產(chǎn)生2-3個(gè)真正原創(chuàng)性的新藥。這可能是目前研發(fā)投資最大，產(chǎn)出最低的領(lǐng)域。為什么成功率這么低？舉個(gè)例子，假如我手里有一萬個(gè)化合物，要從一萬個(gè)化合物中篩選出可以治療糖尿病的藥物，最簡單的方式是找一萬個(gè)糖尿病的患者過來做實(shí)驗(yàn)?？墒牵隳艿统杀镜睾芸煺业揭蝗f個(gè)糖尿病患者嗎？而且，有些化合物是有毒的，吃下去死了怎么辦？科學(xué)家用動(dòng)物來做，但也非常辛苦，而且老鼠的基因和人不一樣，對老鼠來說有用的藥物，對人可能完全沒有效果。在上個(gè)世紀(jì)八十年代，科學(xué)家提出了高通量篩選的方法，即用細(xì)胞或者單個(gè)的蛋白質(zhì)來做模型。然而三十年過去了，藥物開發(fā)速度并沒有加快。因?yàn)槿梭w是一個(gè)復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，單個(gè)因子的升高或者降低，在人體整體環(huán)境中發(fā)生的情況有可能是截然相反的。因此，如果可以用3D打印做出人工的組織器官，可以做人工組織器官進(jìn)行篩選，就可以大大提升藥物篩選的進(jìn)程。