如果你認為衣服飾物將能利用三維列印機即時印製而感到匪夷所思的話，那麼，不久將來，可供人體移植的活體器官組織都可透過配合組織工程（Tissue Engineering）的生物列印（Bio-printing）技術培植出來，豈非更加不可思議？
其實，崛起於千禧年初的組織工程和近年蓬勃發展的幹細胞研究，早已令人憧憬在未來15至20年間，再生醫學（regenerative medicine）的發展將可為器官衰竭的病者移植由自體幹細胞的培養出來的新生器官。去年醫學諾貝爾獎所表揚的細胞基因程式重編的科研成就，如今連頭髮皮毛之類體細胞也可轉化為誘生性萬能幹細胞（iPCs），更教人相信未來新世代的組織工程技術，將促使人類器官的培養移植早日夢境成真。
然而，由於幹細胞的分化繁殖為成熟組織需時數周乃至數月不等，而培養為碩大的器官需時肯定更長，對於等待置換心肝腎以活命的器官衰竭病者而言，有若遠水不能救近火一樣，但以快速成型的三維列印技術能在短短一兩小時之內噴壓出一個物體。倘此項技術能應用於人類器官組織的列印，肯定為未來再生醫學的應用開拓一個嶄新的領域。
生物列印開拓再生醫學新領域
2012年，英國曼徹斯特大學物料學院教授布賴恩·杜比（Brian E. Derby）在美國《科學》期刊上發表一篇評論，認為：「快速成型的新製造技術已能仿製出近似活體生物組織的結構。就其最簡單的形式而言，這些技術已容許細胞先在特別設計的生物支架上生長成熟，然後植入人體。更令人興奮的前景是，以立體列印機把組成人體組織的所有元件（細胞和基質物料）陣列成類似活體組織的立體生物結構。這種被稱為生物列印的技術，將為組織工程和再生醫學開拓一個嶄新的領域。」
一如目前廣泛用於印製機械工具，陶瓷雕塑和家居物件的立體列印技術，生物列印的原理其實很簡單：與其使用光化聚合物、金屬或陶瓷粉末等為物料，生物列印機使用的是細胞溶液，它以噴墨技術把微小的液滴飛沫噴灑在特別設計的生物支架上，然後以激光或其他生化反應將之固化成立體的結構。這種層層落實方式構建立體物件的技術又稱為積層製造法（Additive Manufacturing），它允許組織工程師模仿人體組織開發複雜的生物支架，然後進而仿製出近似活體組織的立體生物結構。
實現複雜器官列印製仍需時日
儘管簡單的人體組織已成功地培養出來供病者植入，但哥倫比亞大學幹細胞與組織工程實驗室高級研究員妮娜·坦頓（Nina Tandon）認為，組織工程學家要在更複雜的器官如心肝腎等器臟上取得同樣的成功，可能仍需要十數年的光景。她以生物列印組織創建一顆心臟為例解釋箇中的技術挑戰。2010年，Organovo 公司引進首部立體生物列印機 NovoGen MMX（圖），美國康奈爾大學研究人員以之成功列印出半月板軟骨（Meniscus）和骨質植入物，脊柱軟骨板（Spinal Disks）和心臟瓣膜。
當時的挑戰是：立體列印法是由噴嘴把炙熱墨汁層層疊疊地噴壓到支架上，接觸後降溫的材料變硬，形成所需的立體結構。但細胞是不耐高溫的，所以首要考慮的是選擇一些能與細胞兼容而又能在室溫下硬化的物料。研究者發現水凝膠是一種能用冷料噴嘴噴壓而在室溫凝結的物料。但最終那種水凝膠適用於某類細胞，和適應某種特定的技術，仍需頗費精力地去逐一測試。
除成熟體細胞外，幹細胞應該更適宜以生物列印機印製器官組織，因為這類未成熟的原始細胞在一些生化因子的誘導下可分化為不同的器官組織，故目前已有組織工程學家研究浸漬於列印結構中的某些化學品如何影響幹細胞的基因程式重編，從而控制其分化發展為器官組織的類型。但在印制整個器官方面的突破，研究者仍然面臨一些技術上的限制。研究發現，主要的限制除上述細胞的不耐熱性外，噴墨的壓力和鐳射貫射的過程可以損害細胞膜，導致細胞的存活率從95%下降至40%不等。
此外，目前的生物列印很難在列印細胞的同時，印製出可供細胞生長的立體結構。因此，賴恩·杜比正在進行的組織工程研究，是與曼徹斯特皇家療養院的耳鼻喉外科醫生合作，可在毋需使用生物支架下，使用生物列印機列印一些黏膜細胞組織，然後移植病者體表，作為鼻腔或口腔的外科修復。目前，外科醫生以病者自體皮膚修復口鼻腔的療效難以令人滿意，因為皮膚組織屬非黏膜細胞，缺乏能分泌粘液的涎腺。
