在我们看过的科幻电影中，可以经常看到一些有关3D打印的情节，比如碟中谍系列中特工用3D打印技术短时间内制作了一个和真人面貌一样的面具；或者在异形中，具人工智能的医疗机器人用3D打印的器官进行手术。时至如今，这些曾经略为奇幻的情节，正在逐步出现我们现实世界里，并且得到了广泛的应用。3D打印技术已有工业、军事、生物医疗领域的诸多应用实例，尤其在生物医疗，生物制药领域，作为普罗大众会更加关注3D打印技术究竟可以为我们带来什么。
什么是3D打印
3D打印是快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的增才制造技术。
感觉相当拗口是不是？换个浅易的说法，可以把3D打印也类比于常见的喷墨打印机，只不过普通的打印机打出来的是纸面上的文字，而3D打印机打印出来的是有空间结构以及物理生物活性的功能体。当然所用到的材料和建模原理是迥然不同的，从而衍生出多种3D打印技术及相关设备，如熔融沉积成型FDM，光固化成型SLA，选择性区域激光熔融SLM，电子束烧结EBM等等，下图就是千万级的工业3D打印机。
3D打印技术在医学上的应用（图片来自网络）
随着3D打印技术在医学上的深入应用和技术结合，在辅助医疗，齿科，植入物方面的应用有着突出的优势，并且在提供个体化，定制化的医疗设备方面3D打印技术具有非常大的应用前景。总的说来，目前面向医学的3D打印技术应用层次可以分为以下四个方面：
1.辅助医疗：即辅助医生术前规划和制备手术治疗分析的病理器官原型
下图是国外大学利用3D打印技术制备的一些人体解剖模型套件。
（图片来自网络）
简而言之，借助3D打印技术制备的模型，医生可以术前练刀以提高复杂手术的成功率。如连体婴儿的分离术，3D扫描数据和3D打印帮助医生提前熟悉连体婴共享的复杂血管簇，提前进行术前模拟，降低术中突发风险以及手术时间。
2.非生物活性的植入体的个性化制备
这个领域的研究主要应用于齿科和骨科手术方面，特别是在骨科治疗中，与传统的假体置换和人工植入体相比，3D打印技术可以实现个体化，高精度，短周期的制作，特别是新材料和新技术的应用下，如借助拓扑优化设计，激光扫描建模，新型光刻树脂材料应用，有效降低了传统金属植入体由于应力屏蔽下，对人体骨骼完整性的损耗和相应次生病症的控制。
目前，对于植入体的医学材料的研究日益成熟。对材料进行表面改性以提高其生物相容性，抑制细菌粘附和长期生物膜生成，如构建具有钛/1型胶原和钛-钽/1型胶原的双相支架；采用羟基磷灰石（HA）涂层多孔钛作为载体；采用磁控溅射（MS-GLAD）的掠射角沉积技术，涂覆Ti纳米结构的Ti6Al4V具有高的纳米柱密度方案等，都为3D打印技术制备永久植入体研究提供了新的方向。
3.具有局部生物活性以及生物可降解的支架制备
作为细胞依附的载体，要求支架材料具有良好的生物相容性和生物降解性，而且支架植入后必须能够与人体组织反应以促进组织再生。3D打印技术即可以做到整体成形微观孔隙与宏观外形的复杂结构，并能有效控制支架的微观结构和理化性质。
由于快速3D打印精细结构结合CT影像、CAD/CAE仿生功能结构设计、凝胶/细胞复合过程的优势，通过不同3D打印技术制造的个性化封装细胞支架在细胞实验和手术移植过程中都取得了很好的效果。
4.直接打印功能组织、器官
这一领域可能是最为直观的3D打印技术在医学上的应用了。在传统医学技术中，利用组织工程将细胞封装到可降解生物支架中，但无法精确接种到支架内部，生长因子也只能影响到支架表面细胞的生长分化，而且复制器官内部错综复杂的血管网络也无法得以实现，因此器官的生物功能一直无法完全体现，其应用也一度停滞不前。
后来，有科学家提出了生物墨汁bio-ink的理论，即以种子细胞（干细胞、已分化细胞等）、生长因子和营养成分等组成的“生物墨汁”，结合其他材料层层打印出定制结构，经培育处理形成有生理功能的组织或器官。并结合多打印头以及特殊的生物墨汁材料，构造出复杂的微血管结构，使得3D打印技术在制备具有功能活性的组织，器官的应用上取得局部的突破。
3D生物打印技术现状
面向医学应用的3D打印技术属于新兴且快速发展的交叉学科，与材料科学、生物学和临床科学紧密结合，能够有效地解决器官移植的供体紧缺问题。
尽管近年来涉及多学科知识的面向医学的3D打印技术发展迅速，但3D打印最初用于工程学而不是医学。目前，医学研究人员和工程学研究人员的研究。
领域和结构框架相对独立，缺乏专业人才，这也在一定程度上限制了其发展。而且细胞诱导技术和伦理问题也不可忽视，因此面向医学3D打印技术的真正应用还需要经历长期努力。
