一、什么是3D生物打印？

　　3D生物打印是當前科技最前沿的領域之一，是集生命科學、材料科學、制造科學交叉融合的新興產物，在生物體外構建具有一定生物功能的組織和器官，用于病損組織和器官的修復與替代。與工業3D打印的模型制造過程類似，3D生物打印通過電腦建模來設計需要打印的器官剖面圖，然后精準地指導打印頭的移動和輸出，逐步定位裝配生物材料或活細胞，從而制造出植入支架、組織器官和醫療輔助物等生物醫學產品。

　　世界上第一臺3D生物打印機，被《時代周刊》評為2010年50項最佳發明之一，該原型機是由Organovo公司于2009年底制造出來的。

　　Organovo的3D生物打印機原型

　　二、3D生物打印技術能做些什么？

　　3D生物打印機進行心臟打印

　　3D生物打印技術的成果可能會給醫療界帶來一場革命。我們來巡覽一下全球各個研究機構的實驗成果：

　　2016年2月15日，來自美國北卡羅萊納州維克森林大學再生醫學研究所的科學家們稱，他們已經創建了一臺生物3D打印機，而這些通過3D打印機打印出來的器官、組織和骨骼能夠直接植入人體。這一成果已于當日發表在科學雜志《Nature Biotechnology》上。

　　維克森林大學再生醫學研究所3D打印的顎骨和耳軟骨

　　目前，人體的多種類型組織器官都已經實現了原型產品的打印，包括骨骼、肝臟小單元、血管、心臟、腎臟、皮膚、仿生組織等。

　　3D生物打印的鼻

　　3D生物打印的腎臟

　　3D生物打印的血管

　　3D生物打印的具有人體細胞功能的仿生組織

　　用3D打印的器官替代受損或者衰竭的人體器官，一直是科學家們追求的夢想之一。3D生物打印正處于快速發展的階段，除了各類組織支架和器官的替換，還將廣泛應用于手術分析策劃、體外腫瘤分析、體外藥物和毒物的器官水平試驗等各個場景。

　　三、生物墨水的研究為什么如此重要？

　　3D生物打印機的原料為生物墨水，它是由活細胞、細胞培養基質、恰當的生長因子、完善的添加組方和精心挑選的塑形材料等組成的混合物，生物墨水的組成配方、培養條件和打印控制，是3D生物打印技術中最關鍵的挑戰。

　　3D生物打印機的原料為生物墨水

　　我們著重探討生長因子對于生物墨水的重要作用。

　　生長因子是一類能刺激細胞生長活性的多肽類物質，通過與特異的、高親和的細胞膜受體結合，能夠調節細胞生長與其他細胞功能。生長因子存在于血小板和各種成體與胚胎組織及大多數培養細胞中，對不同種類細胞具有一定的專一性。通常培養細胞的生長需要多種生長因子有順序的協調作用。

　　3D生物打印面臨的一大挑戰，便是打印出的組織器官的活性問題，這依賴于生物墨水中多種因素的綜合作用，其中生長因子是重要的研究對象。科學家們在面對不同的打印器官時，多重篩選、反復試驗、大量分析，最終才能確定最適合的生長因子和濃度。

　　四、皮膚的3D生物打印研究

　　皮膚由表皮、真皮和皮下組織構成，并含有附屬器官以及血管、淋巴管、神經和肌肉等。皮膚是人體面積最大的器官。一個成年人的皮膚展開面積在2平方米左右，重量約為人體重量的1/20。皮膚主要承擔著保護身體、排汗、感覺冷熱和壓力等功能，同時還是愛美人類最最關注的焦點，護膚科技的發展，越來越受到研究者和商業公司的關注。

　　皮膚的結構圖

　　表皮是皮膚的最外層，平均厚度為0.2毫米，根據細胞的不同發展階段和形態特點，由外向內可分為5層：角質層、透明層、顆粒層、棘細胞層和基底層。其中基底層又稱生發層，此層細胞不斷分裂，逐漸向上推移、角化、變形，形成表皮其他各層，最后角化脫落。

　　在皮膚組織的3D打印中，研究機構、各大公司甚至美國軍方，都投入了大量的精力來制造有活性的人造皮膚。其目的之一是用來在醫療中修復病人的受損皮膚，這相較于過往的植皮手術，將更加快捷和安全。目的之二是用人造皮膚進行皮膚相關的藥品、化妝品的體外測試，這樣的測試比傳統的動物測試、真人測試，更加便捷和可量化。目的之三是希望未來能夠進行人體皮膚的更換，把衰老暗黃褶皺粗糙的皮膚，更新成光滑鮮嫩的皮膚，化妝品行業對這些更加感興趣。

　　皮膚的3D打印：(A)三維建模，(B)脂肪原型，(C)皮膚產品

　　由中美團隊共同組建的新型公司Rosalya，致力于利用生物3D打印技術來改善美，準確說是改善人類的肌膚，使其看起來更加美麗年輕。

　　五、Rosalya公司的3DPUFF WaterScalpel 水光

　　Rosalya公司聯合英國著名醫學院和多家生物醫藥研機構，基于對“生物墨水”的深入研究，反復試驗不同生長因子對不同組織細胞的影響，經過大量的實驗數據分析，選取其中有效的皮膚類生長因子，應用到產品的研發中。同時，Rosalya公司利用3D生物打印的人體皮膚，更高效的、直觀的、數據化的測試多種生長因子的功效及副作用，因此迅速推進了技術進展，成功開發出3DPUFF WaterScalpel 水光，在全球多地的臨床機構中已引起轟動。

　　Rosalya公司擁有優化的aFGF/EGF細胞生長因子組合的獨家配方。

　　aFGF(Fibroblast Growth Factor)是成纖維細胞生長因子，是一類通過與細胞膜特異性受體結合發揮作用的多肽分子。FGF能夠促進新血管形成，修復損害的內皮細胞。在皮膚早衰、萎黃、皺紋、松弛等現象，或者燒傷、刮傷、燙傷、摔傷等新鮮創面的快速修復，以及美容整形手術后的新鮮創面修復中，都有應用。

　　EGF(Epidermal Growth Factor)是表皮細胞生長因子，其結構由53個氨基酸組成，分子量6201道爾頓。EGF是人體內存在的一種生長因子，它的主要功能是促進皮膚細胞的分裂。研究表明：極微量的EGF即能強烈刺激細胞生長，抑制衰老基因表達，阻止皮膚衰老，使皮膚各組成份保持最佳生理狀態。此外，它還能刺激細胞外一些大分子（如透明質酸和膠原蛋白等）的合成與分泌，滋潤皮膚，是決定皮膚活力和健康的關鍵因素。

　　Rosalya公司經過公司長達兩年的臨床驗證，推出了專利性產品——3DPUFF WaterScalpel 水光。

　　Rosalya公司的3DPUFF WaterScalpel 水光（護膚創新產品）

　　獨有量子級水解玻尿酸，極小分子，皮膚吸收效果好。

　　嚴格遵照醫藥級生產工藝，GMPC車間制造，通過國內外多種認證。

　　不含重金屬、酒精、防腐劑、殺菌劑、石油系表面活性劑、香料、礦物油等。

　　已按歐盟化妝品指令76/768/EEC和美國聯邦食品、藥品和化妝品法(FDA)進行檢測。

　　3DPUFF WaterScalpel 水光 成分：

　　a.aFGF/EGF細胞生長因子組合：此成份為重點優化的獨家配方。

　　b.量子級玻尿酸：分子最小，滲透性最高，能滲入真皮，具有輕微擴張毛細血管，增加血液循環、改善中間代謝、促進皮膚營養吸收作用，具有較強的消皺功能，可增加皮膚彈性，延緩皮膚衰老。

　　c.藍銅勝肽：在組織活化中起關健作用。經過多年臨床人體實驗，獲得多項美國及全球獨家專利。證實此組復合物能進入皮膚真皮層而發揮作用。被皮膚科及整形外科醫師推薦為21世紀最無刺激的抗老除皺產品。

　　d.膠原肽II：降解的小分子膠原蛋白，即膠原蛋白降解斷裂后的小肽段，是人體中本來就有的成分。能增加膠原蛋白以及細胞間質的透明質酸的合成，使細紋不見，肌膚堅實。

　　e.棕櫚酰五勝肽：保濕、抗皺、阻止彈力蛋白分解、促進膠原蛋白增生，在抗皺方面可達到與Retinol同等效果，但卻不會產生類似之刺激性，其含有五環胺基酸附著于脂肪酸中，擁有良好的脂溶性。

　　f.多種天然植物萃取：日本黃蓮根、黃蘗樹皮、膜莢黃芪根、黃芩根、玉竹的精細萃取。

　　3DPUFF WaterScalpel 水光能力：

　　a. 保濕補水。向皮膚深層補充水解玻尿酸，補水效果較好，且保濕效果持久，皮膚有較好的水潤光澤效果。

　　b.改善膚色。本品能夠刺激肌膚新陳代謝加快，能迅速排出人體內的黑色素，改善暗黃干燥的皮膚，提亮膚色，使皮膚光感亮白。

　　c.收縮毛孔。本品中的活性多肽成份，能夠刺激肌膚加速新陳代謝，起到收縮細化毛孔的效果，皮膚緊致光滑有一定作用。

　　d.抗擊皺紋。本品能促進膠原蛋白補充，能將凹陷下垂的肌膚充盈起來，舒展面部細紋以及魚尾紋,川字紋，緊致提升。