台灣每年器官捐贈者僅約兩百人，仍有超過八千人在等候適合自己的器官出現，供需嚴重失衡。 有了 3D 列印，內臟、皮膚都可以一鍵搞定，想換哪裡就印哪裡嗎？
只要七小時，醫生就可以「列印」出腎臟。不用洗腎、不必排隊等捐贈，器官移植就靠 3D 列印，一鍵搞定？
2011 年，美國威克林大學（Wake Forest）再生醫學研究中心主任阿塔拉（Anthony Atala）一場 TED 演講，開啟 3D 列印的新想像。
聚光燈下的阿塔拉，從助理手中接過剛完成 3D 列印的「腎臟」，獲得觀眾如雷掌聲。
腎臟，是 57 歲的阿塔拉一直放不下的堅持。
90 年代，還在哈佛醫學院念書的阿塔拉就相信，人工器官可以解決器官移植供不應求的問題。
但直到今天，美國仍有超過 12 萬人在等待器官捐贈。其中八成，等的都是腎臟，一等至少是四年半。
為了減少器官捐贈的供需落差，阿塔拉相信，未來 3D 生物列印產業會像電腦業一樣成熟分工。
從處理細胞、製作架構、組織，都有專門企業負責。醫生只要把電腦斷層結果、組織樣本寄過去，一週後就會收到印好的器官，隨時可以幫病患移植。
阿塔拉的夢想還沒完全實現，但已可以看見雛形。阿塔拉的 3D 列印技術，製造出的耳朵、皮膚、骨頭、肌肉，已成功移植到動物身上。
內臟隨你印 得先過三關
腎臟依舊是阿塔拉未能實現的夢想。3D 印表機噴頭來回堆疊七個小時後，他在演講中呈現的，仍只是看似健康，卻沒有血肉的粉紅色腎臟「架構」。
阿塔拉坦言，3D 列印器官移植，手術本身不難，「唯一要克服的技術障礙，就是確保人工組織正常運作。」
3D 列印器官要正常運作，得先通過三大考驗。
首先，要利用患者的細胞做成「生物墨水」，填入印表機噴頭。肝臟、腎臟等特定細胞，數量夠不夠、品質好不好、能不能撐過噴射堆疊過程的摧殘，這是第一關。
同時，印表機還得用「水凝膠」（hydrogel）等材質，做出器官的支架，讓細胞附著在周圍生長。支架能不能順利「消失」，把空間讓給細胞生長，也是一大關卡。
最後，即便外觀栩栩如生、材質不會對人體造成負擔，內臟構造複雜精細，一旦血管和功能無法正常運作，還是難起作用。
而沒有血管，就沒有養分。今年，哈佛大學教授路易斯（Jennifer Lewis）終於用多重噴頭突破盲點，成功印出含有血管的活體組織。
但這只是第一步。
「人類體內有數百種不同的細胞，很多都無法在商用或臨床領域找到來源，得靠幹細胞生物學或幹細胞銀行才能突破，」路易斯對《金融時報》說。
英國曼徹斯特大學材料系教授德比（Brian Derby）認為，完整器官移植困難重重，法規限制也是一大挑戰，但器官修補已經開始綻放商機。
「就像心臟病發後，會留下許多需要修補的疤痕組織，」德比說。
躺在手術台上的女孩，今年 22 歲。一種罕見疾病，讓她的頭蓋骨異常增生，從正常的 1.5 公分暴增到 5 公分。厚重的頭骨讓她頭痛欲裂，視力嚴重衰退，隨時面對死亡威脅。
歷經長達 23 小時的手術，重新換上頭蓋骨的她，終於恢復視力，也重獲新生。救命恩人不只是荷蘭醫生佛維（Bon Verweij）的巧手，還有一台 3D 印表機。
客製化器官 身體復元得更好
有了 3D 列印，醫生不必再用骨水泥等材質，手工打造適合病人的頭蓋骨。一台印表機就可以客製化，做出專屬病人尺寸的頭蓋骨。
佛維手握著這片 3D 列印的半圓形塑膠頭蓋骨說，「不僅美觀，病人的大腦復原狀況也比較理想。」
近年來，3D 列印已經從大人的玩具，悄悄變身為手術室裡的醫療器材。
美國透明市調公司（Transparency Market Research）研究估計，3D 列印的醫療應用市場，2012 年規模只有 3.5 億美元，但 2019 年上看 9.7 億美元，成長將近三倍。
3D 列印速度快，成本較低。3D 列印器官移植，病患不用擔心手術後免疫系統排斥反應，也可以縮短等待時間。
過去，器官移植總是漫長的等待。醫生向外部廠商訂做新器官後，不只價格昂貴，還得等上兩、三個月。成品常是固定尺寸，醫生也要先裁切，才能進行移植。
「現在只要電腦斷層掃描掃過病人身體，就可以用 3D 列印製造，精準複製適合的尺寸，」英國軟體公司 Within Technologies 事業企劃專員福克斯對《金融時報》說。
從頭蓋骨、下顎，到頸椎人工骨等，都可以交給客製化列印生產。鈦金屬、陶瓷、醫療級塑料，在 3D 印表機的噴射堆疊下，一個月內即可交貨。
對醫生而言，3D 列印也成了手術前的模擬訓練素材。
日本醫材公司 Fasotec 預計推出的「生物質地濕模型」（Biotexture Wet Model），看準的就是醫師手術前的訓練需求。
凝膠狀的合成樹脂，搭配 3D 列印出人體器官的形狀和觸感，讓醫師實際模擬手術刀移動時的感受。
東京慈惠大學教授森川利昭坦言，現行的訓練方式過於簡化，沒有精準反映人體細節。
「怎麼把這項優秀的技術轉化應用在生物學，是很緊急又重要的課題，」森川對《法新社》說。
迷你器官 掀起跨國商戰
3D 印表機堆出了顯微鏡下的立體世界。「迷你器官」打中了企業研發、藥物與臨床測試的需求，也點燃了生物列印的跨國商戰。
兩年前，美國第一家上市的 3D 生物列印公司「器官創新」（Organovo）宣布，列印出來的肝臟組織可以存活五天。
這個 4 毫米寬、0.5 毫米高的「迷你」活體肝臟組織，照樣能把荷爾蒙、營養、藥物成分靠著血液運送全身，功能不輸正常肝臟。
去年，器官創新以這款活體肝臟組織，改良後作為推出的第一款產品。一組 24 份，只要 30 分鐘就能列印完成，每組定價 2 千美元（約 6 萬台幣）起跳。
3D 列印的肝臟組織，對藥物反應和一般肝臟無異，吸引藥廠默克合作進行研究。但肝臟只是第一步，器官創新還要推出一系列內臟組織，瞄準各大實驗室的藥物測試需求。
除了肝臟之外，皮膚也成了全球商戰的焦點之一。
五月，全球最大美妝集團巴黎萊雅宣布與器官創新攜手合作，要用 3D 列印的皮膚組織進行測試。
幾天後，全球最大家用品製造商寶鹼（P&G）也宣布和新加坡政府合作，用補助競賽廣徵 3D 生物列印的應用想像。
在人工皮膚的戰局裡，加拿大 3D 列印公司 MaRS Innovation 也看準測試商機，要專攻大面積燒燙傷用藥療效。
「對臨床前試驗來說，生物列印的發展非常活躍。假設你有 20 種藥，有了這個新的試驗方法，在動物試驗前就可以刪到剩 5 種藥，」技術與創業發展經理謝芬妮對《金融時報》說。
被譽為「生物列印之父」的美國教授波蘭德（Thomas Boland）估計，全球至少有 80 個研究團隊，正絞盡腦汁地要印出具有部份功能的迷你皮膚、血管、肝臟、肺臟和心臟。
波蘭德與波斯沃茲共同創辦的 TeVido BioDevices，專攻 3D 列印乳頭組織，要幫乳癌術後的婦女重建乳房，今年初在群眾募資平台上，成功募到超過 3 萬美元。
3D 列印複製人體器官的路仍漫長，但百花齊放的迷你器官列印術，不僅是企業測試產品的新工具，也開啟了人類健康長壽的不同想像。
小辭典：迷你器官
雖然列印完整器官仍有難度，但許多研究團隊正在研發具有正常器官功能的細胞列印。只要具備功能，就可以用來做藥物測試，未來具有取代動物測試的潛在商機，許多企業也開始布局、擴大投資。
（本文由 天下雜誌 授權轉載）
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