本文作者Jerome Groopman，自1998年起一直撰写有关医疗与生物方面的文章。

　　什么是 3D 打印机?

　　3D 打印机，顾名思义，打印出来的并不是诸如纸张的扁平介质，而是在三维空间内逐层打印的有立体感的物体。早在上世纪 80 年代第一款 3D 打印机就已经问世，是由一个名叫 Charles Hull 的美国工程师发明的。而这款 3D 打印机的「墨水」是一种丙烯酸溶液，当其受到来自激光光束尤其是紫外线照射的时候会凝结成固体。许多汽车和飞机的制造商能在电脑上设计成复杂的零部件设计图，然后通过 3D 打印机把原型打印出来进行生产;现在他们常常通过 3D 打印机来打印这些零部件。随着 3D 打印机的流行，其价格逐渐变得便宜。现在史泰博和亚马逊也提供 3D 打印服务，打印一些常见的物品如：螺母、螺栓、耳机、眼镜、运动夹板、珠宝、骨灰盒、星球大战模型、建筑模型甚至整栋房屋等等。你只需要花费一笔小小的费用，上传一张你的头像，然后你将会收到一张用 3D 打印机打印出来的属于你的大头玩偶。当今在美国，关于居民允不允许在家使用 3D 打印机打印枪支的争论也愈演愈烈。现在的打印机的材料可以是塑料、金银等金属，也可以是陶、蜡甚至是食物。科学技术让这一切都变成了可能。(美国宇航局正在研发零重力的 3D 打印机能让航天员在太空利用 3D 打印机制作披萨)。

　　哈佛大学威斯研究所的研究人员使用 3D 打印机打印血管网络的模型

　　3D 打印技术进入医疗行业

　　2012 年 12 月，在安阿伯市密歇根大学 C.S. Mott 儿童医院的一个医疗小组，为一个三个月大的孩子进行了一次不同寻常的手术。这名婴儿在出生的时候患有一种罕见的症状： 气管支气管软化。他的部分气道的软骨组织太虚弱缺乏支撑力，导致内部管腔塌陷，无法进行正常呼吸，从而使病情持续恶化，而且还会引起周围的重要血管如主动脉的阻塞、心肺骤停等。这名婴儿当时依靠呼吸机来维持生命，而医疗小组也在寻求解决办法。经过检查，这名婴儿气道组织的某个区域需要进行手术来进行修复或替换，但是如果进行手术的话也会存在一些风险，因为这名婴儿的年纪实在太小了。该医疗小组最终和这名婴儿的主治医生商榷，很快他们之间达成了一个协议，他们将使用合适的工具来拯救这个脆弱的小生命：3D 打印机。

　　密歇根大学的医疗团队曾经处理过类似的病例。研究人员首先用 CT 扫描了这名婴儿的胸腔，然后制作出需要修复的气管的三维图像模型。在这个模型里，他们设计并且打印了一块小夹板---其实是一个用生物相容性材料(不会引起排斥反应)做成的小软管，将其放在缝合处用来加固这名婴儿虚弱的气道并让其保持打开状态。这块小夹板不仅坚固而且也很柔软，放置的小软管会随着小男孩的成长而变大。研究人员把它比作「真空吸尘器软管」。这支小软管大约会这名婴儿的胸腔里存在三年左右，足以让小婴儿气道上的细胞慢慢增长，最后这根小软管会逐渐溶解在细胞里。在小夹板植入后的三个星期，这名婴儿已经没使用呼吸机，并已经安全送回家。在 2013 年 5 月的新英格兰医学杂志的一篇报道上，研究人员表示这名小男婴正在茁壮成长，并且称「目前还没有发现与小夹板有关的并发症。」

　　3D打印技术逐渐在医疗领域普及

　　如今这种手术在医生与医学研究人员中变得越来越常见，几乎每一天我都会收到一封来自医院新闻处的邮件，描述其他一些同事是如何利用 3D 打印技术来制作错综复杂的手术模型，例如患者的左房室瓣、手指或视觉神经等等，用来模拟真实手术前的情景。如今外科医生可以通过手术植入 3D 打印机打印出来的支架、假肢以及其他需要替换的人体骨头。支持 3D 打印技术的人士认为技术使制造业变得更加民主，因为我们可打印的东西也正日益变得更加个性化和更加私人化。这种现象在医疗领域更是如此：我们正在利用 3D 打印技术「打印自己」。

　　在去年六月，我参加了在卡罗拉多的「亚斯本创意盛典」，那次的大会的主要讨论了在健康方面的创新。大会的第一位发言人是一个高个子蓄着胡须的工业设计师 Scott Summit，他为 Charles Hull 创办的公司打造了一个 3D 系统，该公司目前已经成长为 3D 打印行业和服务的其中一个供应商。该公司致力于设计一款名为隐形矫治器的热门产品。这时一种用于替代矫正牙齿的金属牙套产品。在治疗开始前先扫描患者的咬痕以此来决定该如何对牙齿进行矫正。然后根据患者的情况，3D 打印机会打印一个看起来像透明塑料做成的口腔防护器：定制对准器——让患者来佩戴。每一个牙套都是为患者量身打造的，而且这种设计也会做周期性的调整，直到患者的牙齿被完全矫正。

　　如今 3D 系统已经稳步进入医疗市场。在几个月前，该公司与奥克兰儿童医院的研究人员一起完成了一项早期试验：针对青少年脊椎侧凸而开发的新型矫正脊椎的背带。为了矫正脊椎，青少年必须无时无刻的佩戴这款背带，但是很多孩子都忍受不了这种治疗方法。Summit 在电话里对我说：「如果你再看这个使用了魔术贴的背带，它简直是在折磨这些孩子的身体。他们戴着这个背带，在夏天会觉得很热。很多青少年不想在走路时佩戴这款背带。」我对此表示感同身受，早在几年前，我在做完脊柱融合手术后，也不得不穿戴类似的背带数个月，这种背带的体验非常差简直是一种折磨。不仅佩戴不舒服而且还没有办法把它隐藏起来。而 Summit 的公司研制出的新型背带---看起来像非常贴身的蕾丝背心，这种背带使用质量上乘的尼龙粉，经过精细研磨，最后凝固成线状结构后而制成。其成品看起来非常轻便，透气性也好，而且还是根据穿戴者的身体结构和医疗需求量身定制的，即使在穿有衣服的情况下也很容易穿着。该公司研发的背带目前已经经过 22 位女孩的测试， Summit 希望这款产品能得到更广泛的应用。

　　在这次盛会上，Summit 与一位 46 岁的女士 Amanda Boxtel 一起出现在台上。Amanda Boxtel 现在是 Bridging Bionics 基金会的主管，儿Bridging Bionics 基金会主要是帮助瘫痪的人们重新恢复行动能力。早在 1992 年的时候，一场滑雪事故使得 Amanda Boxtel 的双腿瘫痪。不过在 2013 年，3D 系统的研究人员联系到她，通过 3D 系统扫描她下肢的轮廓，用柔软的尼龙纤维为她「量身打印」出她的躯干、小腿和大腿。然后他们把这些组装起来，最后由 Ekso Bionics 公司制作的一套机械化的固定支架和手动装置来控制。穿上的实际效果像是一套外骨骼装备。当 Boxtel 穿上它的时候，就像她之后在大会说的，她能缓慢地行走。Sumnit 表示，我们还有其他一些提高行动能力的机械辅助装置，但是这些不是为个人量身定制的。当设备在佩戴者的臀部和腿部施加压力的时候，他们会受到一定程度的擦伤和感染的风险。不过 Boxtel 后来告诉我说，她非常喜欢她的装置。这套装置像是为她量身打造的一样。她还说：“我还想让它能成为我时尚又性感的『跑车』——穿上它我可以快步行走。”

　　直到最近，大部分的 3D 打印医疗设备才把目标从外部的支撑物放到人体内部构造上来。3D 系统为一个叫 Conformis 的公司提供打印技术，该公司在一年内打印了超过 1000 条为客户量身定制的可移植的膝关节。(尽管市场上对膝关节移植的需求激增，但还是有人怀疑这种移植的膝关节是否比一般的移植更胜一筹。)今年早些时候，威尔士的外科医生就使用了 3D 打印技术来修复一位患者的面颅骨。该患者的名字叫做 Stephen Power，今年 21 岁，因一次摩托车事故造成其左边颧骨、眼眶、上颌以及头盖骨骨折。医疗小组基于未受损的骨骼扫描了 Power 的头盖骨，以此来还原他本来的面部结构。为此他们用钛打印了一个复制品并成功将其植入 Power 的的脸部。

　　最近，我与纽约布朗克斯区 Montefiore 医疗中心的颅面主治医生 Oren Tepper 进行了交流，他发现了一种将 3D 打印技术应用到医疗实践的创新方法。在 2012 年，他接触了一位名叫 Jayla 的女婴儿，她出生的时候只有一个残缺的小下巴。在这种情况下造成她呼吸困难，所以他决定给这名婴儿做气管切开手术。最通常的解决办法是进行全下颌的修复，但是需要冒一定的风险做骨移植的手术，而且要等到小孩长大后才能实施手术。

　　不过 Tepper 医生并没有这样做，而是先为 Jayla 的头部做了一次完整的 CT 扫描，然后从这些信息中分析，通过使用 3D 打印机打印一个理想的下颌塑料模型。Tepper 并没有用这个模型替换她的下颌，相反，Tepper 打算改变小女孩的现有的下颌使其与模型相匹配。Tepper 打印类似的三维模型刚好与 Jayla 的下脸部分匹配;这个模型有裂缝和小孔，这样在手术的时候便不会伤害到她的面部神经。在手术的最后，他给这个女孩的下颌安装了一个齿轮，每天他会将她的下颌向前「拖拽」1 毫米以让小女孩的骨细胞得以生长，填满拉伸的区域。在整个手术完成的数个星期后，Jayla 最终有了一个正常大小的下颌。Tepper 现在每年都会为两到三个小孩做这样的治疗。

　　他告诉我：「我也是从年轻一代成长起来的，年轻人对于新技术还是很适应的。」「你可以尝试不用虚拟模型、不用 3D 打印技术做这样复杂的手术。但是挑战会变得更大，风险也会更大，当然失败的几率也会变大。」

　　3D 打印技术曾在医疗领域遭遇瓶颈期

　　3D 打印技术还将会给医疗领域带来的巨大飞跃。多年来研究人员梦想着能在实验室里打造人体的肾脏、肝脏以及其他一些器官组织，那么在接受手术的患者在手术的时候便不需要到处去寻找捐赠的器官。但是众所周知的是，在实验室里培养可使用的器官组织是多么困难。而 3D 打印机的出现则带来了一线曙光。

　　在上世纪 90 年代初，维克森林再生医学研究所的主任 Anthony Atala 在他的实验室利用可降解生物支架开始培养人体的膀胱细胞。这些细胞会形成一种小袋，然后他成功将其植入到 7 个小孩的膀胱中，这些小孩原先的膀胱功能很差，但在植入后大大改善了他们的身体情况。此后再造人体器官的成功案例比比皆是，3D 打印技术在打造真正人体器官的道路上取得了胜利。许多这些项目都在聚合物支架上培养气管细胞、心肌细胞或肾细胞，大多是通过 3D 打印机打印出来的，可是问题来了：始终不能成功培养发育完全的器官组织。随着科学家在实验室里所付出的努力和尝试，如今的问题不再是他们是否会成功，而是——如何成功。

　　第一台显微镜在 16 世纪发明，与望远镜发明的时间相差无几。望远镜让我们明白了这个世界是由宇宙天体而构成的，而且天体之间的距离很远;而显微镜则让我们看到了人体内部细微的有机组织和细胞。然而让天文学家从三维角度理解宇宙发展很容易，但让细胞生物学家从三维角度理解微观世界却很难，因为人类对于微观世界的理解一直停留在二维水平。而产生这种现象的原因部分在于显微镜下的标本必须被放在细薄的载玻片上，这样上方或者下方的光线就可以照亮它，这就是在二维条件下进行观察的结果。所以即使配备了现代计算机和制图软件，生物学家还是很难理解我们的细胞是如何与另外一个三维的组织器官相互作用的，他们甚至还在很艰难地在创造那些几何图形。

　　在我的实验室，比如我所研究的内皮细胞，这些细胞存在我们的血管、动脉和毛细血管里。当这些细胞从我们的身体移除的时候，它们很快就会死去，因为在实验室里培植和维持细胞的生命需要特别的程序和设备。首先，细胞必须放在一个涂有胶原及其他蛋白质的塑料盘里，然后把盘子放在一个保温箱里，并将其设置成特定温度，注入适量的氧气、氮气、一氧化氮和水蒸气，在这样的环境条件下，内皮细胞能存活数周。可是我们仍然无法控制内皮细胞自组胶原基质。

　　这样看来，再怎么强调这种结构对于生物系统功能正常运行的重要性也不为过了。镰状细胞性贫血是有单一基因突变引起的。蛋白质正常的基因代码叫做球蛋白，而红细胞能通过血红蛋白将吸入肺泡中的氧运送给身体组织。当基因突变的时候，由此产生的蛋白质会变得衰落，阻塞血管。直到现在，研究老年痴呆症的研究人员还没有可靠地方法去研究脑细胞是如何自发地使非正常的蛋白质被认为是异常的疾病，而且在培养皿中培植的神经元也并不像培植脑细胞那样简单。但是在 10 月份，在《自然》杂志上的一篇文章里，一个来自麻省综合医院的科学团队报道说，当他们在凝胶骨架培植神经元的时候，细胞之间能在三维空间互相作用，他们由此预见到了一场研究老年痴呆症的热潮——在未来，将会有越来越多的实验室研究人员来研究老年痴呆症。

　　与此同时，在设计组织和器官方面的努力同样被二维空间所限制。莱斯大学的生物工程师 Jordan Miller 在采访中指出，成功的再造器官至少由数十亿、不同类型的活细胞构成，所以增加组织构造仍是重中之重的任务。Miller 最近在 PLOS Biology 期刊上发表了一篇标题为——「建造十亿细胞：3D 打印技术能实现我们的梦想吗?」的文章，文中指出依靠一个或几个培养皿培养的细胞是远远不够的，这些人造细胞需要营养以及其他的信息交流。

　　而关于这方面，专家们还在为培养细胞的数量而头疼。Miller 写道，「这些细胞数量还远远不够。」生物学家都希望能解决这一问题，他们在塑料或环氧支架上培养不同类型的细胞。不过这些细胞很快就死亡：随着这些细胞在外界不断繁殖，那些在内部的细胞，因为缺乏营养和氧气便会逐渐死亡。我们可以培养数以百亿的肾细胞，甚至能把它弄得看起来像肾脏一样，可是如果没有脉管系统为这些细胞提供营养，那么这些细胞的生长行为将会与真实的肾细胞相差甚远。

　　那么面对这样的难题，3D打印技术在医疗领域的发展是否就此停滞不前?所有的之前的尝试和突破是否应该画上一个句号?如果不是句号，那么科学家与研究人员的努力能摆脱3D打印机在医疗领域的瓶颈吗?

　　上文讲到，3D打印技术在医疗领域的成就是否就此画上了一个句号?答案当然是不。面对挑战，科学家们肯定是正面迎击。

　　3D「生物」打印为再造器官带来曙光

　　哈佛大学材料科学家 Jennifer Lewis 最近告诉我：「这个领域还有很多大肆鼓吹的东西。」「我记得我第一次看到 TED 的谈话：当我开始看这个视频的时候，台上的那个人大声说道已经打印出了一个肾脏。接着他展示了一个外形神似肾脏的东西。我觉得这番话很有误导性，打印出来的形状像肾脏，但并等于我们就能把它当做是肾脏。我们不该给人们错误的期望，不然会给我们的领域带来坏名声。」

　　Lewis 今年 50 岁，戴着一副无框眼镜，留着一头棕色短发，看起来温文尔雅。尽管她对 3D 打印器官组织的技术持不看好的态度，但不可否认的是，目前她的研究也在向这一新技术领域靠拢。在二月份的时候，Lewis 和她的一个研究生 David Kolesky以及他们研究小组的其他成员在《高级材料》出版了一篇论文介绍了一种能让大量细胞繁殖的潜在方法。他们用一台定制的 3D 打印机打印一个蛋白质的模型，而模型中的活细胞类型与在身体里面的细胞非常相似。严格来说，他们能在组织器官中创造新的血管通道网络，和血管类似，能输送营养给细胞并让他们存活下来。这不仅仅只是 3D 打印器官组织的成功范例，更为实现 3D 打印器官这个目标迈出了重要一步。Lewis 告诉我说道，我们称之为 3D「生物」打印，而绝非简单的 3D 打印。

　　Lewis 在伊利诺州的帕拉丁长大，之后在伊利诺大学的香槟分校上学。当时作为一名大一新生，她被入选到陶瓷工程学项目组，她一直待在这个项目组直到在麻省理工学院拿到了陶瓷科学的博士学位。Lewis 表示，她喜欢陶瓷是因为它们不寻常的特性。它们能形成不同的材料如玻璃、瓷器和粘土，它们也容易导电，同时也是很多高科技电子的重要材料。

　　她告诉我：「陶瓷加工一直以来都是科学的一部分，艺术的一部分。」「最让我着迷的是不同材料之间的属性有很大的不同，这主要取决于它们是如何组合的。」她补充说：「我非常享受这种创造材料的过程。」

　　在 1990 年，Lewis 回到香槟分校任教，并开始从事 3D 打印技术方面的工作，她认为 3D 打印技术是按三维像素——即体素来构造材料。她说道：「如果你在 30 年前提到 3D 打印技术，那时还只是专注于紫外线固化树脂或热塑性塑料，它只是一个用来打造物体形状或形式的原型设计工具。但这不是我想要的。「我想制造功能性的材料和设备，而不只是单纯地制作物体原型。」

　　在 2001 年，她开始与材料工程师 Scott White 合作，Scott White 多年来致力于制作塑料和其他建筑材料，这些材料在受到损坏的时候能自动修复自身。White 告诉我这种裂缝能够修复在汽车或飞机上的塑料或金属物件，尤其是在外部不易探测出材料内部的情况下。White 和他的同事 Nancy Sottos 共同找到了这个问题的解决方案。首先，把用 3D 打印机打印的材料填充在微囊剂内，而这种新材料的微胶囊里则充满了特殊的愈合剂。当材料受到磨损时，微囊剂就会打开并释放愈合剂。这些药物是单元体结构，由简单的塑料分子构成。当它们遇到混合在材料里的某种化学成分时，会自动做出反应修复潜在的裂痕。

　　第二点，当 Lewis 加入到这个团队的时候，研究人员意识到材料内部有微小的通道，只有这样才能更加容易到达裂缝处，就像身体里的凝血蛋白和血小板经过毛细血管到达伤口处愈合伤口。起初的时候，他们使用蜡作为打印材料，但这种材质在遇热的时候会融化。2011 年，Lewis 开始着手研发普朗尼克(聚丙二醇与环氧乙烷的加聚物)墨水，这是一种在常温下成凝胶状的物体，但是在遇冷时会变成液体，这是一种非常违背常理的材料。利用 3D 打印机，Lewis 和 White 用结构复杂的普朗尼克墨水打印塑料物体。之后等目标物体冷却，液化的墨水被吸出，便留下了一条通道。因为这个原因，Lewis 常常把这种材料称之为「易腿色的墨水」。

　　Lewis 表示，这是通过仿生的方法来制作材料来。我在项目中的主要作用就是找出利用 3D 技术的方法把这些材料内嵌在微血管网络之中。一旦我们成功，我相信这将会产生广泛的影响。

　　在 2013 年，Lewis 离开香槟分校，转而去哈佛大学任职。在哈佛大学威斯研究所的生物工程项目组要从事研究工作。她的实验室位于主校区北部的新教学楼内，地理位置非常好，周边非常安静。其中有一部分大学生和研究生在为她的实验室工作。实验室的中央有 3 台定制的 3D 打印机，每一台都价值 25 万美元。在我九月份采访她的时候，我告诉她我很想一睹实验室里 3D 打印机的真容。

　　Lewis 带我穿过拥挤的走廊和办公室，来到一间房间，其中一台打印机就映入我的眼帘。这台 3D 打印机非常巨大。3D 打印机的底座是由一块 5 英尺长、4 英尺深、1 英尺的花岗岩做成的，足足有 1.5 吨重。Lewis 介绍道，3D 打印机在进行精密的工作时，有一个稳定的底座是非常重要的。花岗岩底座上面是一个水平的平台，平台上方则竖直矗立四个长方体的铁质容器，每一个都有1英尺高——这就是 3D 打印机的油墨分配器。尽管每一个分配器都位于小型圆锥塑料尖端的底部，但是从功能上而言，这些分配器就和杂货店里大型食物货架上的螺母一样。各色电线将分配器和其后方的机器装置连接在一起，每一个分配器则是由其顶部的机器手臂来控制。打印机两侧还有一个大型的检测仪和电脑，用于控制打印机。

　　Lewis 解释说，每一个分配器都能装不同的生物材料。其中一个分配器内装有的是悬浮状态的胶原蛋白，这是人体内组织细胞成型所需要的蛋白矩阵。而另外两个分配器则装有悬浮状的纤维原细胞，这种软骨细胞可以形成人体内的结缔组织。(纤维原细胞是遗弃的新生儿的包皮中提取出来的，医院通常会保留这种纤维原细胞用于研究。)最后一个分配器中则盛有之前 Lewis 设计出来为材料创造通道的「普朗尼克墨水」。与 Lewis 共同工作的研究生 David Kolesky 在接下来会向我们解释分配器是如何进行工作的。

　　首先，他将一块干净的载玻片放在了其中一个分配器下面的平台上。在计算机上他启动一个软件程序，找到需要打印的组织细胞的图像。组织细胞看起来像一块长方形半透明的明胶，其内部充斥着血管网络。细胞从通道进入其中一端，并扩展到更小的血管中，围绕着血管进行环流从而进入另一端血管中。这是非常简单的血管网络构造，与把一条主动脉分成一条条更细的毛细血管的方式相似，最后重新汇合到血管里。Kolesky 表示，他们甚至可以设计成你想要的血管类型。他又给我展示了另外一块载玻片，但这种模型更加复杂，看起来就像是一根没有叶子的枝干。这是我才意识到这是基于向心脏表层输送氧气和营养的血管而设计的模型。

　　然后 Kolesky 点击「运行」。盛着墨水的分配器会快速的运转，速度快到肉眼几乎无法察觉到。与此同时，它会释放出一种类似于琼脂，非常细薄的胶体。3D 打印机工作起来会发出噼里啪啦的声音，就像是一个在飞速旋转的机器。大约过了一分钟，整个工序完成。喷墨的的流量大概是十分之一毫米的直径，整个图形覆盖的区域只比火柴盒的纸皮大一点。

　　打印机的任务还没有完成，Kolesky 将会解释接下来会发生什么。其他的油墨分配器则会轮流运行，还会留下由胶原蛋白与纤维原细胞组成的网状结构，而这些物质则会牢牢固定在墨水周围，正好把血管网络包含在棕褐色的活细胞组织中。为了使墨水耗尽，Kolesky 会把组织细胞放在一块冰冷的石头上，这样会把墨水从凝胶状态转变成液体状态。最后他利用一个吸取装置将墨水吸干。最终结果是组织细胞充斥着血管，从而提供养分给细胞。

　　最后一步对我来说是最引人注目的。在血管被清空的时候，Kolesky 就将悬浮状的内皮细胞注入进血管网络中，从而使血管网络中充满内皮细胞。这些内皮细胞会在通道内部进行「定居与繁衍」，将这些通道快速有效的转变为血管。之后细胞会扩散，它们会从当前的血管分离并形成新的细胞。实际上，Lewis 和她的团队为细胞创造了一个「家」一样的环境，远远比培养皿或无机支架更适合生长，而之前在培养皿和无机支架中培养过的细胞已经证明了这一点。

　　Lewis 表示，我们设计出的公用通道让内皮细胞从中脱离出来，这样内皮细胞就会拥有属于自己的私人通道。「就这些细胞如何生长而言，依靠细胞本身的智力会更好一些。」

　　Lewis 的方式不过是众多尝试创建复杂组织细胞的方法之一。一个来自布莱根妇女医院和卡耐基梅隆大学的研究团队正在为为打造靠磁力控制的「微型机器人」而努力，这种机器人能把细胞按照先前指定的顺序排列。在波士顿大学、莱斯大学和麻省理工学院的其他团队，正在寻找通过使用糖基为原料的墨水来打印血管通道。来自莱斯大学的 Jordan Miller 在提起 Lewis 的工作时赞不绝口：「我认为这太棒了。」「她是 3D 打印技术的世界的领导者。」

　　Lewis 对 3D 打印在制药行业带来的变化充满热情。每年在药物开发上的花费为数十亿美元，如果生物打印的组织细胞是现成的，那么药物试验能够在这些组织细胞上进行测试并观察这些药物是否会发生新陈代谢以及是否会带来副作用。Lewis 表示，我们希望能提供一个快速失败的模型，利用这个模型，这些药物就可以在 3D 人体细胞组织中进行检测，而它们的毒性也可以检测出来，这就避免了在动物和人类身上进行测试所花费的时间和精力。

　　不过 Lewis 承认她的确思考过 3D 打印完整功能器官的前景。她表示，我们最大的挑战是制作一个完整的肾脏，其难度堪比登月计划。第一步是制作一个肾元，这是肾脏的基本过滤单元。她提到她的团队已经展示了他们在打印任何血管通道模型的能力，而肾元血管模型只是其中一个选择。最近该团队从人体肾脏中发现了一种能将通道与上皮细胞连接起来的方法。她说道：「我们将其看作是一个梯子，是通向下一步成功的阶梯。」「制作单个肾元将会是一个非常大的成就。」但是每个肾脏都有上百万个肾元。

　　在我离开实验室之前，Kolesky 向我展示了一个保温箱，一个靠近在 3D 打印机的白色箱子，大小和宿舍的冰箱一样大。他打开门，放在架子上的载玻片是一个组织细胞的打印成品。他把一个做工精细的塑料试管，大小和意粉差不多，从一端进入，输入葡萄糖、氨基酸和其他重要的营养物质。把另外一条试管从另一端进入，将一氧化碳、损毁的蛋白质和其他细胞垃圾带走。Kolesky 表示在这种情况下这个细胞能存活两个星期，但这种现象并不常见，不过这个细胞组织还有生命力仍在茁壮成长。在我看来，这是一项伟大成就的开端。

　　我一直坚信科技带来的先进生产力会造福于人类，3D打印技术作为科技的一个前沿领域，在科学家与研究人员的不断努力下，一定会取得更多更大的成就。