近年来大火的3D打印（3Dprinting，3DP）可谓深入人心，各行各业都盼望着这一快速成型技术能引入深度变革，有力推动高精尖领域的进一步突破。
简明扼要介绍3D打印的原理，其以数字模型文件为基础、粉末状金属/塑料等可粘合材料为基材，逐层打印构造物体。
显然，这一技术首先应当应用于工业设计或建筑工程、汽车、航空航天、枪械弹药等工学领域，然而，在生物医药方面3D打印也有着令人意外的应用方式，那就是与干细胞强强联手，用于培育人体组织器官。
3D打印技术真有这么神奇吗？它和干细胞宿命的邂逅到底从何讲起？我们先从“细胞打印技术”开始说起。
我们知道，干细胞是具有高度增殖能力和多向分化潜能、极具活力的细胞族群，可用于治疗包括血液肿瘤、地中海贫血、各类自身免疫疾病在内的多种难治性疾病，甚至诸如在脑卒中、自闭、阿尔兹海默症、糖尿病、心衰等疑难杂症的治疗中也有突出贡献。
但是，如何实现安全稳定的体外扩增一直是制约干细胞疗法发展的瓶颈，为干细胞营造良好的生存微环境直接影响着其纯度、活性、世代更替和寿命。
为此，有研究者提出可利用3D打印技术为干细胞构筑扩增支架，用以吸纳更多干细胞个体到对应的网格中增殖分化，网格自带的多孔结构相当于海量通道，对营养物质的供应和代谢废物的排出极为有利。
3D细胞打印是利用干细胞分化得到的组织细胞搭配生物形胶质粘合后作为“生物墨水”，根据不同组织器官的特定尺寸逐层打印，并将得到的活体转入生物反应器中培养。此时单个细胞将自我组织并形成网络，网络彼此关联产生组织，直至发育成熟稳定后开展移植。
目前已有一些试验获得初步成功。例如通过构筑双网络水凝胶和电子喷涂装置逐层交联制备仿生软骨支架，其在结构和功能上都和真实的软骨十分类似，还兼具募集诱导骨髓间充质干细胞（BMSCs）的特性。制备而成的软骨可用于治疗因机械外伤、老化、炎症、超常负荷所造成的退行性关节疾病，即骨骼替换。
不过，作为坚韧耐用且灵活的支撑结缔组织，软骨很难用钛金属、医用植入级聚醚醚酮或聚苯乙烯直接替换，尽管这些材料都具有较好的生物相容性，但其在模拟软骨的生理结构上仍然稍显逊色。3D细胞打印显然提供了一条革新性的医疗途径。
除开骨骼替换，3D打印+干细胞的强势组合也为器官移植受制于供体短缺带来了一线光明。
全球每年需要器官移植的病患逾200万人，而其中真正能得到条件合适供体的幸运儿占比不足5%，医疗机构想到利用异种器官开展移植手术——美国马里兰大学医学中心于2022年1月7日进行世界首例猪心脏移植术，尽管对供体猪的基因组进行了10处修改，但病患在术后2个月及发生排异反应而去世，意味着异种器官移植道阻且长。
3D打印所需采集的细胞完全可从病患或配型相合者提取，对细胞捐献者的伤害很小。替代性组织/器官的体外重建是再生医学领域皇冠上的明珠，如何通过3D打印进行血管系统、传导系统的纳米级复刻吸引着顶尖研究机构前赴后继。
基于目前研究进展，3D细胞打印技术的主要难点包括：
- 生物墨水流动时产生的剪切力造成细胞损伤难以避免，细胞活性和打印精度的最佳平衡点难于确定；
- 微尺度仿生结构的材料表面形貌特征有待经验积累；
- 器官血管网络构建困难，生物因素调控血管生长的手段不够丰富；
- 器官组织结构复杂，需要多种材料协同打印，带来极大的协调难度。
虽然目前3D打印得到的组织器官距离最终临床应用还有一段距离，不过更为基础或迷你的组织器官在短时间内有望应用于药物和疫苗开发，尤其是毒性测试与药物筛选。另外，3D打印器官也有助于克服免疫排斥反应，这对于提升移植成活率和降低器官配型难度大有裨益。
随着干细胞技术的不断成熟，在可预见的将来我们能够看到3D打印与干细胞碰撞出更加耀眼的火花。
参考文献：
[1]曾华晶.3D打印具有募集干细胞功能的仿生软骨支架用于骨软骨缺损再生[D].兰州大学,2023.DOI:10.27204/d.cnki.glzhu.2023.003661.
[2]胡益强.3D打印负载干细胞来源外泌体的水凝胶支架促进糖尿病创面愈合研究[D].华中科技大学,2022.DOI:10.27157/d.cnki.ghzku.2022.000560.
[3]贾志标.熔融堆积3D打印构建干细胞仿生支架修复软骨缺损的研究[D].海南医学院,2022.DOI:10.27952/d.cnki.ghnyx.2022.000020.
[4]https://www.cn-healthcare.com/articlewm/20200604/content-1118923.html?appfrom=jkj
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