3D列印的腎臟模型已經可以產生尿樣物質。
2012年，美國俄亥俄州。剛生下來6周的小男孩凱巴（Kaiba Gionfriddo），開始出現呼吸困難，拒絕進食。兩個月的時候，小凱巴的症狀越來越糟糕，已經無法自主呼吸了，醫生必須給他插上氣管插管維持呼吸。
檢查發現，小男孩患上了極端罕見的先天性支氣管軟化症，氣管自行塌陷，無法自主呼吸，必須依賴氣管插管生活。無奈之下，父母四處求醫。最後被介紹到了密西根大學醫學院。該醫院的醫生和研究人員一再商討之後，搬出了救命的儀器：3D印表機。他們根據CT的3D成像，使用3D印表機用生物塑料材料列印了近百個氣管支架。在得到美國食品藥物管理局（FDA）的緊急批准之後，給小凱巴移植了這個3D列印出來的氣管支架。術後，小凱巴開始了自主呼吸，7天後撤離呼吸機。數周后，小凱巴出院，再也沒有出現過窒息危險。這個氣管支架是用可以降解的材料做成，3年後即會自行吸收，到那時，他的氣管也會發育成熟，不再需要支架了。
這是世界第一例3D列印的氣管用於臨床。
2014年2月25日，美國肯塔基州的Kosair兒童醫院，心臟外科醫生在對一個患有心臟病的幼兒進行複雜的手術之前，用3D列印的模型規劃和實驗，保障了手術的成功完成。孩子的母親事後接受採訪說："我無法表達我的感受。" （東方IC/圖）
科幻小說？
聽起來像是科幻小說。但是，想像一下，如果有一天，我們可以用印表機列印出肝臟、腎臟甚至心臟，是不是更像科幻小說呢?
也許用不了幾年，這就會成為現實。
先來簡單介紹一下什麼是3D列印。
3D列印又叫累積製造技術，是一種利用計算機的數字模型為基礎，使用粉末狀金屬或塑料或者其他可粘合材料，通過逐層堆疊累積的方式來構造物體的技術。傳統的列印是將油墨列印在紙上，只有二維。3D列印就是一層層地將粘合材料累積上去，印表機根據計算機做好的模型，將材料堆積成立體的產品。與傳統的機械製造主要通過削除材料完成產品的方式不同，3D列印可以簡單地做成以前很多不太可能或者複雜無比的產品。
最早的3D列印出現在1980年代，但是直到2010年代3D印表機才開始廣泛出現。據統計，2012年3D列印市場達到了22億美元，2011年上升了29%。現在廣泛用於建築、製造、工業設計、汽車製造、航天事業等等。但是正如所有的新科技一樣，一項新的技術總是率先用於兩個領域——殺人和救人，也就是軍事和醫學。
因為3D列印的小巧、方便，成本相對低，且可以通過選擇不同材料，利用計算機輔助設計出複雜的結構，近些年來3D列印已經在醫學應用上發展迅猛，可以說打開了一扇全新的大門。
在這個領域，歐美當仁不讓，領先全球。2011年，北卡的Wake Forest再生醫學研究所的Anthony Atala博士在TED演講中展示了他們使用3D印表機列印出來的人體腎臟。他們使用培養出來的腎臟細胞作為列印材料，一層層將細胞列印在提前設計好的虛擬模型上。第一層是細胞，第二層是水凝膠用來粘合固定細胞。然後一層層重複，直到整個腎臟列印出來。等到細胞存活了，水凝膠被降解，留下來的只有細胞。這樣細胞就形成一個完整器官結架。這個初期的腎臟再被移到培養器中，提供養分，促進生長。Atala博士的實驗室已經觀察到這個初期腎臟模型產生了尿樣物質，表示已經有了部分腎臟功能。
2013年，瑞典的科研人員成功地利用3D列印技術列印出人工皮膚瓣，並且成功地生長出血管。更驚人的是，他們第一次成功利用3D列印生成了淋巴管。這個皮瓣在大鼠身上成功植皮。這個突破性的進展解決了人工皮瓣缺乏淋巴管無法存活的問題。如果加上幹細胞技術，不久的將來也許就可以很容易合成皮瓣移植了。對於燒傷病人來說，這無疑是巨大的福音。
這個列印的腎臟和皮膚可能距真正臨床應用於患者還很遙遠，但是有一些技術已經離臨床很近了。
2013年，康奈爾大學使用3D列印列印出了世界第一個耳朵。每年有數以萬計的人，因為先天發育或者疾病或者事故失去整個或者部分耳朵。傳統的耳朵再植是利用肋軟骨作為耳朵軟骨的替代。但是這樣做出來的耳朵外觀既不美，功能也不是很好。他們利用計算機掃描出患者對側正常耳朵，然後使用3D印表機列印出對稱的耳朵模型，在此模型裡注入膠原蛋白，作為軟骨生長的支架。這樣做出來的耳朵形狀合適，外觀美觀。他們相信，3年後就可以進入臨床。
神奇的應用
這樣的新聞儘管讓人興奮，但仍然看似遙遠。其實3D列印已經廣泛用於臨床了。
比如列印假牙，或者完美吻合的牙套。2012年，日本的Fasotec公司開始提供腹中的胎兒的3D列印模型，可以讓父母提前看到真實的孩子形象。華盛頓地區醫院使用3D印表機列印出患者的心臟模型，提供給心臟外科醫生術前實踐練習。
還有更多神奇的應用出現在醫院裡。
2011年，荷蘭一位83歲的女性因為感染失去了下頜骨。而傳統整形手術因為年事太高不能進行。醫生們與3D列印公司Layer Wise合作，用鈦粉作為列印材料，根據3D掃描的圖像，列印出一個完美的下頜骨。表面覆蓋生物陶瓷以避免排斥。移植回老人的下巴後，完美癒合。
4年前，英國人Eric Moger發現左臉部長出惡性腫瘤。為了保住生命，醫生切除了左臉大部分，包括眼睛、顴骨、下頜骨，留下一個巨大的洞。他無法正常說話和進食，更不敢出門，因為看起來太恐怖了。之後的整形手術也因為放化療的影響宣告失敗。痛苦了4年的Eric，終於在3D列印的幫助下獲得了新生。倫敦的齒科醫生Andrew Dawood用3D印表機按照右臉給他列印了個完美左臉。先用鈦粉列印出缺失的骨骼，然後在此基礎上用生物尼龍列印出臉部組織。當列印出來的左臉完美吻合併固定後，Eric終於可以用嘴巴喝水了。他說：「當我裝上這個左臉後，喝下第一口水，沒有水漏出來。這太神奇了。」
2013年，英國的一位60歲男性不幸患了骨盆軟骨肉瘤。這種惡性腫瘤對化療放療都不敏感，效果很差。唯一的選擇就是切除大半個骨盆。因為需要切除的部分太多，以至於傳統手工做出來的植入骨盆沒法與殘存骨盆連接。而沒有骨盆，就意味著支撐下肢的股骨無處著力，這個病人面臨著殘廢的危險。Newcastle Upon Tyne醫院的醫生們想到了3D列印技術。於是他們在術前用CT掃描出完整的3D結構的骨盆模型，精確設計需要切除的部位，然後將這個切除的部分的詳細3D圖像上傳給計算機。計算機根據這個3D圖像，驅動3D印表機，使用鈦粉作為列印油墨，精確地列印了切除的半個骨盆。醫生再在這個鈦骨盆表面鍍上特殊的物質，以便殘留骨盆可以連接生長。移植手術非常成功。現在這個病人已經可以拄著拐杖走路了。
2012年，比利時一位男子在車禍中幾乎失去整個面部骨骼。如果採用傳統辦法，幾乎沒有還原的可能，因為面部骨骼太複雜，要做出與對側一致的面部是不可能的。Morriston醫院組織了一個65個人的團隊，找到3D列印公司Cartis合作。他們利用CT掃描出對側存留面部骨骼，計算機繪製出患側需要移植的骨骼形狀。再利用鈦粉作為列印材料列印出需要填補的骨骼。移植手術非常成功，病人破碎的臉終於得以還原。術後7天，這個病人就開始開口講話了。這個完美的3D列印用於臨床因為太過超現代，手術還沒做之前，倫敦的科學博物館就已經將它收入館藏記錄了。
更加神奇的事情發生在美國。2013年，美國康乃狄克州一名男子因為交通事故失去75%的頭蓋骨。傳統骨科苦無良策。幸運的是，此時的3D列印已經漸漸成熟。當地一家3D列印公司Oxford Performance Materials伸出了援手。該公司擅長生物列印技術。他們利用原來的顱骨影像，使用3D列印技術，使用更加先進的生物高分子聚合體材料列印出需要補缺的頭骨，形狀邊緣均完美吻合，甚至連顱骨孔都完美設計。2013年2月通過FDA審批，於同年3月手術成功移植。患者獲得了一個新的頭顱。這在過去是無法想像的。
用細胞列印
不光使用工業材料列印模型用於臨床，真正使用細胞來列印也已經出現了。
2013年，愛丁堡的Heriot-Watt大學的研究人員發明了幹細胞印表機。材料是存活的胚胎幹細胞。這種印表機可以噴出大小均一的幹細胞懸液，保證細胞在列印出來仍然能夠存活。再在幹細胞構架上加入可以促使幹細胞分化為各種需要的細胞的細胞因子，就可以隨心所欲地合成各種需要的人體器官了。
2013年12月，劍橋大學再生醫療研究所發表了一篇文章。歷史上第一次成功地使用大鼠的視網膜的神經節細胞和神經膠質細胞3D列印出三維結構的人工視網膜。列印出來的人工視網膜細胞存活良好，並且開始分裂生長。儘管這個初步的實驗只使用了兩種細胞，是無法再現視力的，但因為很多盲人是因為視網膜細胞缺失導致的，而3D列印技術可以利用計算機完美安排各種細胞的具體位置和關聯，這個突破性的進步為治癒失明帶來了希望。作者Martin教授說：「我們計劃擴展我們的列印技術來列印視網膜的其他細胞，下一步就是爭取列印出有光敏的細胞，那時候，就有可能得到有光學功能的視網膜。」到那時候，盲人也許只需要移植一個列印出來的視網膜，就能重見光明。
當然，最終的目標是列印出完整存活的器官以供移植所需。考慮到每年全球數以萬計的等待器官移植的患者，可供器官極端缺乏，加上配型又極端困難，使用患者本身的細胞利用3D列印技術列印出一個完美、不排斥的器官來，將會是醫學的夢想。
改變人類生活
3D列印不光能列印器官，有朝一日也可以提高或者加強人類的能力,就像電影《機械戰警》一樣。普林斯頓大學的研究人員正在朝這個方向努力。他們將電子元件結合到細胞列印中去。年初，他們成功地使用水凝膠和小牛的細胞列印出一個人類的耳朵，在這個耳朵中，加入了由銀納米顆粒做成的電子天線。這個傳感器可以接收人類耳朵聽不見的頻率。也許有一天，我們就可以裝上這個耳朵，成了傳說中的順風耳。
還有一些更加接近於臨床實用的3D列印技術。比如傳統的骨科石膏繃帶笨重，不透氣，也不能洗澡，癢了更是沒轍。紐西蘭的Jake Evill發明了一種叫做cortex cast（皮質支架）的新型「石膏繃帶」。這是通過掃描病人需要固定肢體部位，用3D印表機列印出完美吻合的支架。這個支架很輕便，也非常結實，關鍵是透氣，洗澡也沒問題，癢了更是可以撓。要不了幾年，可能骨科就不再使用傳統石膏，而是給你列印一個獨一無二的輕便支架。2013年，北醫三院的骨科醫生使用3D印表機以鈦粉作為材料列印出個性化的椎骨，已經在近50名患者體內植入成功。
這些我們實際經歷的醫學生物學的進步，有朝一日將會徹底改變人類的生活。到那時，也許換個器官就如同換個汽車零件一樣容易。