近年來，3D 打印在醫療行業的使用比例持續增長，產品也逐漸獲得了監管機構的批準。這主要是因為醫療行業（尤其是修復性醫學領域）的個性化定制需求顯著，且鮮有標準的量化生產，而這恰好是3D打印技術的優勢所在。
傳統醫療常見的處理方式是根據病人的臨床癥狀和體征，結合性別、年齡、家族疾病史、實驗室和影像學評估等數據確定藥物和使用劑量、劑型，而這種醫療模式正在悄然發生變化。近年來，我們常常會聽到個性化醫療（又稱精準醫療）這一名詞，這是一門與傳統醫療截然不同的定制醫療模式。隨著輔助制造行業的快速發展，尤其是3D打印技術的大發展大繁榮，或將顛覆傳統醫療模式。
目前，生物3D打印雖然應用范圍廣泛，但仍以研發需求為主，暫時難以面向消費市場，且存在著行業壁壘較高、上下游產業鏈尚未成型、監管政策和行業標準幾近空白等問題。
中國科學院物理研究所國家“青年千人計劃”專家劉靂宇的研究方向之一是高精度生物材料3D打印技術、3D微流體生物芯片先進設計與加工，對于生物3D 打印有著自己的見解。近日，記者與劉靂宇近距離對話，以期通過他的視野了解當前生物3D打印的發展現狀和重難點，為生物3D 打印和個性化醫療未來的發展提供新思路。
生物3D打印在中國
記者：在國際大背景下，目前生物3D打印的發展現狀是怎樣的？
劉靂宇：當前，生物3D打印主要應用在兩個方面——第一類是面向生物醫學的3D打印技術，這是目前市場發展應用的主流，基本上占90%以上。它主要是協助醫療機構進行手術和康復服務，比如打印義肢、心臟、肝、腎等模型，醫生可以在做手術的時候對照這些模型，進行一些復雜的手術。這一方面，近兩年在我們國家發展得如火如荼，應用也很有彰顯力，具有很大的市場前景。但是，我認為這并不是真正意義上的生物3D打印。
我理解的真正意義上的生物3D打印指的是后者——基于生物體的3D打印技術，面向植入生物體的生物兼容性材料，或者以細胞為材料的打印技術。這是3D打印技術發展最前沿的方面，也是目前積極研究、重點攻克的方面，如果研發成功，其意義和價值是非常巨大的。這可以代表生物3D打印未來幾十年發展的主要途徑。因此，也是最困難、最有挑戰性、卻是在未來最有影響力的研究。
記者：那么，在生物3D打印的兩個應用領域中，我國目前主要發展的是哪一方面？其應用處于哪一階段？
劉靂宇：在我國目前第一類的3D打印技術，針對于輔助醫生治療的模型服務現在正在逐步開展，并且取得了明顯的社會效應，比如北京大學第三醫院將3D打印技術引入骨科治療領域，進行了脊柱內的植物手術，復旦大學附屬中山醫院在國內首次將3D打印技術應用于經導管主動脈瓣置換手術（TAVI），等等。目前國內生物3D 打印應用范圍較廣的子市場之一是在牙科行業，例如當前熱門的應用——3D打印牙槽骨。在短時間內，生物3D打印主要還是作為一些復雜手術的導航，簡化手術難度。但是現在的問題是，3D打印手術作為復雜手術導航或輔助的功能并不完善，尚未達到質的變化，像進行粉碎性骨折修復這樣難度的手術就很難做到。
記者：目前生物3D 打印發展迅猛，那么，在我國的市場前景如何？機遇和挑戰分別是什么？
劉靂宇：眾所周知，中國人口基數大，人口也在逐步進入老齡化。因此，對于醫療，特別是精準醫療的需求很大，如果生物3D打印技術成熟，可謂前景一片光明，因此不必考慮市場需求量不夠這一情況。可以說，生物3D打印技術的市場和商業應用比其他3D打印的應用更廣一些。因為人們（為了身體健康）是不計成本的。因此，只要技術過硬，能夠挽救人的生命，能讓病人的生活質量有所提高，基本上不需要過于擔心定價方面的問題。
目前，公眾對3D打印的概念已經有了一個基本的理解，接受起來困難不大，市場容量也很大。這是我經歷過的所有前沿技術中，外部氛圍最好的一種。另外，國家也出臺了一系列政策和計劃，比如《中國制造2025》就涉及到3D打印技術。當前，在精準醫療、智能制造的大背景下，對于開展生物3D打印的研究，前期孵化和后期產業化都是強有力的支持。生物3D打印技術可謂是處于前無古人的好時機。
但是機遇和挑戰往往是并存的。目前，公眾和政府都對3D打印有著很高的期望，如果3D打印技術不能像高鐵那樣盡快提供實質性的技術，讓人們能夠真切地感受到它所帶來的變化，可能很快會失去人們的信任和支持，或者像克隆技術那樣，發展熱度有所下降。一項好的技術，一定要對公眾產生實際的效果。3D打印技術，也一定要讓公眾切實感受到它帶來的好處，相應的，生物3D打印也必須為公眾帶來醫療水平和生活質量上的提高。
記者：目前中國生物3D打印的發展與國外相比的差距表現在哪些方面？國外有無成功做法或案例？
劉靂宇：我國在技術儲備上并不落后于國外發達國家，目前國內也不乏相關的人才，像國家“千人計劃”專家，都是從國外回來的精英，有中西文化融合的經歷和開闊的眼界。我國在技術上基本上是與國外同步的。
但是，3D打印是一個實實在在的應用型技術，從整體上來說，我國和國外的差距還是很大的。
就技術本身來說，在科研方面，社會的氣氛比較激進，能靜下心來做好原創技術的心態不夠，從事科學和技術研究的人員應該具備務實的態度，不浮躁，不冒進。另外，許多資源整合得不夠，科研單位和企業之間缺乏緊密的配合，存在碎片化的局面，缺乏凝聚力。生物3D打印技術涉及到方方面面的，技術和應用應該是無縫銜接的。
就其應用而言，一個產業的技術革命，必須要打破利益壁壘，讓科研單位和企業都能釋放活力，充分投入到這一場技術和產業革命中來。從國家層面來說，首先需要一個好的分配機制，其次要認識到不團結就會落后，落后就要挨打。如果科研單位和企業沒有決心，閉門造車或者僅是仿制別國的技術和產品，生物3D打印的發展就一定會出現瓶頸。
找到差距的同時，國外有一些成功的案例可供借鑒。美國約翰?霍普金斯醫院的一個應用物理實驗室，為先天或者后天殘疾的人做智能假肢。約翰?霍普金斯醫院并非只是一個單純的醫療機構，它有自己的實驗室，有自己的科學家做基礎研究。因此，研究出的成果會及時應用于臨床，結合緊密。而在這方面我國發展得還是相對落后。我國需要形成企業、高校、科研院相互協作，互利共贏這樣一個生態環境。
市場熱的冷思考
記者：就技術層面而言，您認為生物3D打印發展的最核心的問題在于？這一問題您認為該如何解決？
劉靂宇：技術層面最核心的問題是材料，也就是具有生物兼容性、可復合3D打印原理的材料。這需要科研單位、企業研究對醫學更有用的新生物打印材料，不要單純追求廣度和短平快。另外生物3D打印還較缺乏有展示度、領軍式的醫學應用，這就需要有一流的技術來配合，做出具有彰顯力、而且能夠在一般條件下廣為應用的典范。同時，技術的應用還需要好的商業模式加以配合。
記者：“生物墨水”是生物3D打印發展的一個非常重要的方面，不僅成本高，而且材料特殊，近期有報道稱外國科學家開發出含石墨烯生物油墨可3D打印神經元，是否可以理解這一問題或將得到解決？
劉靂宇：如果真如報道所說，這個成果是非常有價值的。但就我了解到的情況，報道所說的石墨烯生物油墨打印的并非神經元，而是構成神經元的支架，它能夠支持干細胞在里面生長，實際上充當的是一個平臺的作用。神經元是非常復雜的細胞，沒有任何技術能夠打出來，如果能打出細胞，就有可能打出組織，甚至打出人來，那是上帝扮演的角色。報道的內容和標題不是特別符合，文章中對該成果有更為詳細和科學的介紹。就如我所說的那樣，公眾也許看到標題會產生誤解，因此我在這里需要澄清一下。
記者：作為交叉學科，生物3D打印技術也亟須與不同學科進行交叉合作，我國在這方面做得如何？您認為該如何去搭建交叉學科的合作平臺？
劉靂宇：如今，任何一項技術的發展都應該是以人為本，面向公眾的，但是它核心的還是人才，生物3D打印技術有多種交叉學科的融合，比如說工程、物理、數學、信息、生物、醫療等等。在這種情況下，這項技術要做大做好，需要各方面的人才。就我了解到的情況，現在無論是科研機構還是企業，在這方面下的力度都不夠，比如現在都提倡復合型人才，但高校在這方面做得還遠遠不夠。3D打印是一個新興的產業，對于企業來說，在招聘人才時要精準布局，有人才才有可能實現研發上的突破性發展。要打破這個僵局，還是要有人出來吃螃蟹。發展3D打印，需要搭建一個交叉學科合作平臺，即把一流的高校和一流的企業融合在一起，打造一個平臺，大家在這個平臺里交流合作。另外，還需要研究機構和企業一道打破技術和利益壁壘，在技術、知識產權和利益方面實現資源共享，這是目前的重點和難點問題。
記者：國內有學者提出“生物制造工程”的學科概念和框架體系，您認為這個設想對于我國生物3D打印的發展有何作用？
劉靂宇：這一設想有一定的指導意義，事實上這個概念由來已久，早在1998年“21世紀制造業挑戰展望委員會”主席J．Bollinger博士就提出了生物制造的概念。我國學者也于2000年提到了生物制造。概念雖好，但卻沒有實施起來。現在做的研究大多是碎片化的研究，沒有形成體系。對于一些有價值的概念或者設想，相關研究人員或者單位需要支持，但更需務實。具體落實到3 D打印的研制和推廣，不能紙上談兵。目前高校和科研院所培養人才的體制還較僵化，有時忽視了跨學科人才的培養；而企業生存壓力本來很大，所以沒有健全的人才培養理念，對實習生重視不夠。從長遠來看，這就需要科研院所、企業共同規劃，不排除建立一些政策“特區”，讓一些有想法，有行動力的院所和企業先行，達到旗幟引領的作用。
未來發展：步步為營，穩中求進
記者：在目前生物3D打印火熱的市場前景下，您覺得我國應該如何抓住3D技術大發展的浪潮，推動我國生物3D打印技術的產業化發展？
劉靂宇：國家需要不斷評估和支持一批具有潛力的對于3D打印的研究和應用，鼓勵科研院校和企業深度融合，向產業化方向發展。最重要的是，如果有資金和政策的紅利，需要不斷監督和評估，實行淘汰制，最終選出一批具有領軍意義的3D打印技術的研究機構和企業。
記者：康奈爾大學的胡迪?利普森教授曾提出一個“3D打印生命階梯”的概念，您如何看待這個說法？這對于生物3D打印未來的發展有何啟示？
劉靂宇：我認為這個概念提出了3D打印的最終目標和實現的途徑，把人類幾百年后3D打印技術發展的軌跡都規劃出來了。但是我認為，這個生命階梯的概念雖好，我們卻不必把目光投得太遠，生物3D打印目前能夠把每個階梯充實完善就很不容易了，因為每一個階梯都需要和許多技術進行無縫的連接和融合。和其他技術，比如機器人技術，信息技術融合一樣，生物3D打印的發展是一個循序漸進的過程，切忌好高騖遠。總的來說，這個階梯的概念是非常好的，它所闡述的關于生物3D打印未來的發展趨勢也是毋庸置疑的，但是我們必須著眼于當下，把每一步做好，精益求精。
記者：有報道稱，生物3D打印或將引發醫學新革命，您怎樣看待這個設想？生物3D打印或將為人類社會帶來哪些變革？
劉靂宇：每當一項高新技術出來，人們就會把它和新變革、新革命掛鉤，但是究竟結果如何最終還是取決于我們現在的努力，以及努力之后是否能夠實現這一設想。在未來，3D生物打印或許能讓我們生活得更健康，甚至改變我們的醫療方式。比如，配合3D影像和智能機器人技術，未來3D打印也許可以很快對于燒傷的病人進行組織修復，可以為戰場上的士兵提供傷口定制的止血修復，甚至可以讓美容整形手術標準化，定制化。這些都會是革命性的進步。
記者：對于生物3D 打印未來的發展，您有何建議？
劉靂宇：將來研發的生物3D打印技術，無論是可降解的組織框架還是活體組織細胞。盈利模式依靠耗材和打印服務會成為主流，設備銷售只是輔助我們市場鋪面和營造產品宣傳。前期，線上主要通過代加工和服務平臺迅速提高我們的品牌知名度。線下則可以通過醫院和政府進行宣傳，開辦免費體驗店和醫療支援，擴大產品影響力，對現有醫療技術的實用性幫助和國民認知度。后期，等品牌影響力成熟后，可以要針對普遍性的醫學難題，研究出新型具備自足知識產權的生物3D材料。
編輯：Kris
