上个月，一件模仿人类呼吸道上半部分的复制品正式面世——用胶原蛋白制作的人类气管以及两个支气管。胶原蛋白是组成人体必不可少的结合剂，它给予了这件复制品光滑的质地以及空心的结构，摸起来就像还没煮熟的意大利面。

最近，公司声称将用类似的打印机生产“无限量多”的人肺以解决现今捐献器官的严重短缺问题。

图 | 3D Systems的科学家们打印出模仿肺部的气管结构

器官制造大亨

这次的 3-D 打印项目是公司 CEO Martine Rothblatt 发起的一系列投资巨大的工程项目之一。她曾经是天狼星卫星广播公司的创始人，不过在上世纪九十年代因女儿被诊断出一种罕见的肺部疾病而改变了工作。

3-D 打印技术概览

如今这款使用胶原蛋白的 3D 打印系统依照光造形术（stereolithography）的原理来工作。当紫外线扫过一整堆参杂感光分子（photosensitive molecules）的胶原蛋白时，胶原蛋白就会固化。渐渐地，先做好的一层材料位置就被降低、放到底层，新的一层又在此基础上继续被制造出来。

据公司介绍，这款打印机能够打印出分辨度为 20 微米的胶原蛋白。但是想要打印出具备很多细节的肺，即使是微米级别的精度也不够。

据来自 3D Systems 公司的生物打印部门负责人 Pedro Mendoza 评论说，肺部结构十分复杂，无论用机器制作还是用模具浇筑都比不上 3D 打印技术的精细度。她还补充说，公司决定从半导体产业挖掘思路，比如光掩膜、反射镜和功能更强大的射线等等都能帮助提高打印机的产品的分辨率。目前的打印技术速度也欠佳，打印整个肺的支架结构可能需要一整年的时间。

生物打印技术的其他应用

一些生物打印的组织几乎可被用到医疗领域。最近，来自西班牙的一个研究团队打印出他们认为能够为烧伤病人所用的皮肤替代品。不过，现今打印出的组织只有纸那么薄，因为其中没有血管。面积再大一点的组织有可能还会提早衰亡。

虽然有些研究者已经打印出活体血管的原型，不过这些都还是处于非常初级的阶段。美国 NASA 提出要奖励首位打印出有一厘米厚活体组织的科学家（30 万美元），但是到目前为止，获奖人依旧没出现，更别提打印出重达三磅的肺将会面临多少困难和挑战。

Sharon Presnell 来自加州的 Organovo 公司，这家公司主要负责打印又薄又有弹性的肝切片。他说，好多公司都忙着打印出完整的器官，但谈论这些可能都为时尚早了。“我们去哪里找到能够打印出如此大的脉管系统（vasculature）的材料呢？这个材料又能承受多大的压力呢？”Presnell 阐述了他的疑惑。

怎么把细胞加到打印好的模型中？

波士顿大学的干细胞生物学家 Finn Hawkins 认为，在这次试验中，血液循环和气体交换已经成为可能了。但是，想要成功移植器官还有很长的路要走。首先，Ott 的实验里缺少了重要的几种细胞，包括能够帮助排出痰的波状纤毛；其次，我们不知道去哪里找大量的人体细胞以支撑整个器官打印行业。目前，已去世的人捐献的肺也无法满足这一需求。