3D列印活體器官？生物3D列印發展現狀

依照材料的發展與生物性能的差別，我們將醫療領域的3D列印分為兩類：非生物3D列印與生物3D列印。

非生物3D列印是指利用非生物材料和3D列印技術來列印非生物假體，非生物材料包括塑料、樹脂、金屬等，主要應用於齒科、骨科、醫療器械、輔助器械（術前模擬）、醫用教學等醫療領域。

生物3D列印是基於活性生物材料、細胞組織工程、MRI與CT技術以及3D 重構技術等而進行的活體3D列印，其目標是列印活體器官。

生物3D列印效果圖

生物3D列印有區別於傳統的3D列印技術，它是基於活性生物材料、細胞組織工程、MRI與CT技術以及3D重構技術等而進行的活體3D列印，其目標是列印活體器官。我們按照列印的層次，可將生物3D列印分為簡單生命體列印與複雜生命體列印兩類。簡單生命體列印如血管支架、軟骨等；複雜生命體列印如心臟、肝臟、腎臟等臟器的列印。

目前的生物3D列印大多處於實驗室階段，且國內外已經有了一些研究成果，大多現有成果都是關於簡單生命體或是細胞組織的列印。2009 年9月，美國Organovo公司與醫療設備製造商Invetech完成了合作項目，製造出名為NovoGen MMX 的生物印表機，這是世界上第一台商用生物3D印表機，用來列印功能血管。Organovo 公司發明的「NovoGen」生物平台，該平台技術可從人體提取出細胞成分（Human cells），然後將細胞成分與水凝膠等其他細胞混合物混合，製成生物墨水（Bio-Ink），之後再由生物3D印表機（Bioprinter）按照模型參數，將生物墨水部署在特定的空間位臵，形成一個3D 組織（3D Human Tissues），來幫助細胞沉積與生長，最終形成類似於人體肝臟環境的肝臟組織。2014 年11 月，Organovo 公司推出了全球第一款商用3D 列印人體肝臟組織exVive3D，用於毒理學和其他臨床藥物測試。

NovoGen MMX生物印表機（圖片來源：Organovo）

Organovo重點開發的產品包括三種類型：

1.用於體外臨床前測試的標準化3D組織

此種產品主要用於臨床前測試安全性和有效性的評估，輔助或替代傳統2D組織與動物實驗。

2.高度定製化活性人體組織，用於藥物的篩選與開發

這類產品包括用生物墨水列印的血管、肝臟組織、皮膚組織、腎組織、肺組織和腫瘤組織，利用3D 列印技術可實現多細胞排列和微血管結構，形成複雜的多細胞疾病模型，更好地協助靶向治療心血管、肺部、肝臟、腎臟疾病以及腫瘤，進行藥物篩選與開發。

3.用於治療過程的可植入3D 組織

Organovo 的最終目標是利用生物支架與活細胞開發出可臨床使用的3D人體組織，用於修復受損組織或替換人體器官。

用於毒理學和其他臨床藥物測試的3D印表機exVive3D（圖片來源：Organovo）

2015 年4 月，Organovo 又在波士頓實驗生物學會上公布了世界上第一個3D列印腎臟組織的數據，該組織與exVive3D肝臟組織一樣，也可用於藥物發現與測試，幫助成千上萬的腎病患者。

2016年10月，Organovo公司宣布將開發用於人體移植的3D列印肝臟組織，這讓活體器官組織移植不再停留在傳說和猜測階段。Organovo的活體移植計劃將先針對兩種疾病治療需求：慢加急性肝衰竭（ACLF）與小兒代謝性肝臟疾病。在美國，慢加急性肝衰竭每年影響超過150000人，並導致肝功能的惡化。Organovo的3D生物列印移植肝組織可對ACLF和小兒肝臟代謝肝臟疾病情況提供有效的治療方案。

Organovo生物列印設備

國內方面，2013年，來自杭州電子科技大學等高校的科學家研發出中國首台自主知識產權細胞組織3D印表機，該3D印表機使用生物醫用高分子材料、無機材料、水凝膠材料以及活細胞，目前已成功列印出較小比例的人類耳朵軟骨組織、肝臟單元等。

2016 年12月，藍光英諾3D生物列印研發取得重大突破，3D生物列印血管植入恆河猴體內實驗取得成功。藍光英諾利用自主研發3D 生物血管印表機構建出具有生物活性的人工血管，並將其置換實驗動物體內一段腹主動脈血管，經過連續的監測和觀察，3D生物列印的血管與恆河猴自身腹主動脈血管完全融為一體。

今日小結

今天跟大家分享了生物3D列印龍頭企業Organovo公司的研發歷程，其實是給大家介紹了全球生物3D列印產業的一個小片段。通過今天的介紹，我希望你能理解以下三點：

第一，目前的生物3D列印大多處於研發階段，間接地在實際治療中發揮作用，而能夠直接應用於治療的產品並未開發出來，Organovo基本能夠代表當前生物3D列印水平的發展現狀；

第二，目前3D列印在醫療領域已經取得了不少令人可喜的成果，但生物3D列印正處於並可能長期處於發展的初級階段，產品研發到面市的過程也十分漫長；

第三，如今，資本市場對於3D列印行業的認識已經日趨理性，我們認為能夠支撐資本市場信心的關鍵在於，公司是否能夠推出具有突破性的研究成果，讓投資者「看見未來」。

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