十年前，2009年美國國家科學基金會公布了生物增材製造發展路線圖，其中預測，
2-3年，實現植入物，假肢，支架和細胞列印
5年，實現病/藥理模型列印
10年，實現功能組織列印
15年，實現器官列印
今年是2019年，10年之約如期而至。正如科學家們的預言一樣，今年是生物3D列印領域的全方位爆發元年。2019年，我們見證了生物3D列印首次發表Science和Nature主刊，以及上百篇SCI期刊文章；我們見證了各位科研工作者一次又一次地顛覆了我們的想像，將一個個頗為科幻的技術拉入到現實之中。我們完全有理由期待，未來的生物3D列印技術會與我們的想像越來越近，更早地應用在我們的醫療之中。
Science| 「憑空」立體光刻技術
1月31日，美國加州大學伯克利分校和勞倫斯利佛摩國家實驗室的有研究者聯合在 Science 發表重磅成果，其利用一種計算軸向光刻（CAL）方法，通過多角度的曝光圖像疊加，使材料能夠從模型的內部逐漸向外部固化，實現了「憑空」立體列印。
入選理由：3D列印原理家族已經多年沒有重磅新成員了，當思想者的雕塑在旋轉的光影「憑空」產生時，無人不被這眼前的科幻感所震撼，同樣感慨於研究者深厚的數學功底，將這立體光刻與懸浮列印完美結合，無愧本年最佳。
Kelly, Brett E., et al. "Volumetric additive manufacturing via tomographic reconstruction." Science 363.6431 (2019): 1075-1079.
Science|3D列印會「呼吸」的人造器官
5月3日，美國萊斯大學Jordan Miller教授與華盛頓大學Kelly Stevens教授合作發表了生物3D列印的第一篇NCS，利用高精度的光刻技術提供了複雜的血管化網絡結構的構建方法，為複雜組織器官的構建成為可能。
入選理由：列印一個大尺寸的組織結構其實並沒有想像的那麼困難，關鍵是大組織內部的營養供應怎麼保證？研究者不僅構建了複雜的管道網絡，還實現了多管道系統的複合構建，當列印的類肺結構「呼吸」起來時，你難以不相信他就是一個「生命」，富有衝擊力的震撼，不愧是 Science 封面重磅。
Grigoryan, Bagrat, et al. "Multivascular networks and functional intravascular topologies within biocompatible hydrogels." Science 364.6439 (2019): 458-464.
Nature| 多材料多噴頭3D列印技術
11月13日，哈佛大學Jennifer Lewis教授課題組，在 Nature 發表了使用多材料多噴嘴3D列印技術設計和製造體素化軟結構的過程，該技術可實現八種不同的材料的高頻切換，構建了摺紙圖案，機器人，複雜多材料立方體等眾多複雜異質結構。其一體化高速列印的多材料機器人後續還可實現機器運動，令人耳目一新。
入選理由：高粘度多材料異質結構的高速列印一直是3D列印有待解決的瓶頸問題，體素化的構建思想也會為未來3D列印的應用指明方向。拆除思維的牆，才能極大的發揮3D列印的強大力量。
Skylar-Scott, Mark A., et al. "Voxelated soft matter via multimaterial multinozzle 3D printing." Nature 575.7782 (2019): 330-335.
Science| 3D列印膠原心臟
卡耐基梅隆大學Adam W. Feinberg教授團隊在 Science 發表「3D bioprinting of collagen torebuild components of the human heart」，該研究利用懸浮膠（FRESH）作為列印支撐體（Supporting Bath），高精度的列印了心臟瓣膜及心臟等複雜結構。該研究列印的心室具有同步收縮（不再是一個補片），定向動作電位傳播，以及收縮期間心室壁增厚達14%等功能。
入選理由：如此精細複雜的膠原列印結構，目前恐怕只有懸浮列印才能做到，2019年懸浮列印異軍突起，為血管化構建複雜組織器官結構貢獻巨大力量。此外，膠原結構能實現如此力學強度，也可見研究者的深厚積累，交叉學科的重要成果絕不是單一因素決定，此篇成果讓我們看到了3D列印複雜器官的希望。
Lee, A., et al. "3D bioprinting of collagen to rebuild components of the human heart." Science 365.6452 (2019): 482-487.
Nature Medicine| 3D列印脊髓修復支架
2019年，美國加州大學聖地牙哥分校Chen Shaochen 教授課題組和Tuszynski課題組合作採用微尺度連續投影光刻法(μCPP) 3D列印了高精度的脊髓修復支架。種植神經祖細胞(NPC)的脊髓支架在脊髓損傷模型內可以支持軸突再生，幫助損傷脊髓再生修復。
入選理由：再酷炫的生物3D列印技術如果不能被應用也只是多彩的泡沫，研究者構建了如此精巧的模型，並取得了全髓修復在老鼠身上的良好效果，未來應用可期，值得關注。
Koffler, Jacob, et al. "Biomimetic 3D-printed scaffolds for spinal cord injury repair." Nature medicine 25.2 (2019): 263.
Science Advances|高細胞密度血管化組織的3D列印構建
哈佛大學的Jennifer Lewis教授團隊在9月份的 Science Advances 上發表文章《Biomanufacturing of organ-specific tissues with high cellulardensity and embedded vascular channels》。該研究開發出一種全新的生物3D列印方式：功能性組織中直接列印犧牲材料（SWIFT）。使用細胞聚集體所形成的高細胞密度的組織作為支撐材料，將犧牲材料列印進去用於製造血管網絡。
入選理由：懸浮列印方式的又一名作，哪裡是支撐？哪裡是犧牲？哪裡是組織？哪裡是血管？3D列印的理想能力就是實現三維空間多種材料的自由組合，但工藝和材料特性給我們限制太多，讓我們不夠自由，懸浮列印就是讓我們重拾自由的一個方法。
Skylar-Scott, Mark A., et al. "Biomanufacturing of organ-specific tissues with high cellular density and embedded vascular channels." Science advances 5.9 (2019): eaaw2459.
Science| 大尺寸高速光固化技術
10月18日，Science 發表美國西北大學關於一種大面積快速列印技術（high-area rapid printing，HARP）的最新成果，可以高速在幾個小時內打出成人大小的結構。
入選理由：3D列印的速度慢一直被詬病，2015年Carbon CLIP高速3D列印技術的誕生令人耳目一新，但高速聚合的大量放熱問題限制了其更高速的應用。今年高速3D列印技術再一次被突破，離不開研究者對該技術痛點的深刻理解與創新性解決。隨著高速列印的一次次突破，相信未來手術室裡現場列印器件的一天會越來越近。
Walker, David A., James L. Hedrick, and Chad A. Mirkin. "Rapid, large-volume, thermally controlled 3D printing using a mobile liquid interface." Science 366.6463 (2019): 360-364.
Nature Biomedical Engineering|3D列印病人的膠質瘤晶片用於病人的放化療效檢驗
2019年03月18日，韓國科學家Dong Woo Cho教授團隊用多噴頭3D列印技術，構建了一個高度仿真的梯度厭氧膠質瘤模型，並且用該模型培養腫瘤患者的細胞，化療的效果與患者實際化療效果一致。
入選理由：細胞/組織列印已將生物3D列印的應用推動到了體外高度仿生組織模型構建的新高度，多噴頭細胞3D列印技術更是為複雜的人體病理模型構建成為可能，研究者基於病人細胞列印的高度仿真的梯度厭氧膠質瘤模型，並取得了準確的預測效果，為未來生物3D列印在個性化病人用藥指導方面的應用提供了又一佐證。
Yi, Hee-Gyeong, et al. "A bioprinted human-glioblastoma-on-a-chip for the identification of patient-specific responses to chemoradiotherapy." Nat. Biomed. Eng 1.1 (2019).
Nature Methods| 微流控促進腎organoids的血管化和成熟
哈佛大學Wyss研究所報導了一種在3D列印的微流控晶片內培養腎臟類器官的方法，該方法可擴大內皮祖細胞的內源池並產生具有被壁細胞包圍的可灌注腔。和靜態培養相比，研究者發現在微流體流動條件下培養的血管化腎臟類器官具有增強的細胞極性和人基因表達的成熟足細胞和腎小管區室。在體外微流條件下誘導腎類器官實質性血管生成和形態成熟的能力為研究腎臟發育，疾病和再生開闢了新途徑。
入選理由：Organoids 應該是2019年最火的體外模型研究詞，3D列印與其不是互斥的，兩者的結合可以不僅是直接列印organoids，也可以列印其培養所需的工具。3D列印微流控晶片，3D列印力學結構件等3D列印輔助器件都將成為未來3D列印助力生命科學研究不可或缺的手段。
Homan, Kimberly A., et al. "Flow-enhanced vascularization and maturation of kidney organoids in vitro." Nature methods 16.3 (2019): 255.
PNAS|多材料4D列印可形變晶格結構
哈佛Wyss研究所開發出可變交聯強度及各向異性的墨水，該墨水具有可控的彈性模量及熱膨脹係數，再通過合理的幾何學設計及4噴頭的複合多材料列印技術，列印出「神奇」的形狀可變結構，未來可應用在軟電子開發，智能織物，組織工程和機器人等領域中。
入選理由：4D列印技術實現了對複雜結構的「降維」製造，多噴頭技術的使用，賦予了結構更多各項異性的可能，使得更為複雜的結構製造成為現實。多噴頭列印技術的應用才是剛剛起步，解放思想才有更大突破。
Boley, J. William, et al. "Shape-shifting structured lattices via multimaterial 4D printing." Proceedings of the National Academy of Sciences 116.42 (2019): 20856-20862.
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上普於今年發布桌面級生物3D印表機BioMaker。僅一臺微波爐大小，但功能強大，搭載多種列印噴頭，沒有打不出，只有你想不到。有了這款列印神器在手，再加上一個絕妙的研究方向，不愁發不了高分文章~這一篇文章幫你了解BioMaker
SUNP FLOAT是今年上普研發的用於懸浮列印的支撐墨水，可以支持各種複雜結構的列印，想打什麼就打什麼，正可謂「列印萬物」。支持絕大多數水凝膠在SUNP FLOAT裡邊列印，包括膠原，GelMA，明膠，海藻酸鈉等常見水凝膠材料。
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