全球超20家生物3D打印公司：烧钱不断、但前景广阔
南极熊导读：生物3D打印作为3D打印技术的一个分支，近年来也取得了不少突破性的进展，虽然距离产业化规模应用还有一定的距离，而且是一个非常烧钱的领域，但是有不少人对未来充满了信心。
本文南极熊就来盘点一下，当前全球范围内生物3D打印市场竞争格局中的一些玩家，不一定能列举出所有的公司，未到之处欢迎补充。目前，市场上常见的生物3D打印公司包括：Organovo Holdings Inc、EnvisionTEC GmbH、Nano3D Biosciences、Cyfuse Biomedical K.K.K、Advanced Solutions.Inc、Aspect Biosystems Ltd、Prellis Biologics、3Dynamic Systems Lt、regenHU、Cellink、Poietis、GeSiM、Exone、Stratasys、Advanced BioMatrix、Ricoh Company Ltd、FELIXprinters、NSCRYPT、杭州捷诺飞、北京上普生物、广州迈普医学、北京阿迈特、西安点云生物、苏州诺普再生医学等。
下面南极熊对这些公司进行详细的盘点，看看他们都在生物3D打印领域做出了哪些成绩。
清华大学教授、同时也是生物3D打印公司上普博源的孙伟，曾在论文中将生物3D打印分为5个阶段，当前的生物3D打印公司基本上都是在这5个阶段中开展研发。
一、无生物相容性材料的打印
二、打印具有生物相容性但不能降解的材料
三、打印具有生物相容性可降解的材料
四、打印活性细胞
五、打印类器官
美国Organovo
Organovo成立于2007年，是生物3D打印领域中的老牌公司，取得过不少突破性的技术进展，然而公司长期处于亏损状态，目前公司市值为8300万美元，距离市值最高的时候已经跌去了96%。2019年营收300万美元，亏损额远超营收，一直在亏本运营的Organovo，实在无计可施了，开始寻找包括潜在收购、合并、反向合并、业务合并、资产出售等战略重组方案;但2020年4月与Tarveda Therapeutics, Inc.的合并失败，而继续作为独立公司来运营,并有新的发展计划，然后股价开始了连续大涨。
2015年，Organovo推出了其首款生物3D打印产品 — ExVive人类肝脏，ExVive人类肾脏是一种近端小管模型，能帮助科学家更有效地研究药物和特定治疗方法对人类肾脏的影响，从而加速药物开发进程。这种人工器官已经通过了功能性验证，被证明极其适合用于临床测试，比如其近端管功能可以维持超过四个星期；其组织复杂有助于检测损伤和恢复；其转化功能可帮助评估肾毒性和药物相互作用。
2017年，Organovo公司取得了新的突破 — 成功3D打印出了可用于制造人工肾脏的微静脉结构。
在3D打印肾脏的研究中，Organovo目前已经取得了如下几项关键的进展：
①成功将肾脏细胞“绑定”到了能精确模拟天然肾小管的血管结构上
②通过添加有毒物质完成了“3D打印肾小管药物测试”的概念验证
③成功重建了病变的肾近端小管结构
“这种研究带来的主要好处就是结果更具价值，因为我们采用的是真正的人类细胞而非小鼠细胞，”Organovo的首席科学官Sharon Presnell博士解释说，“传统的临床前模型通常无法告诉我们准确的诊断结果，而这正是物种差异和体外模型在简单功能方面的不足导致的。”
Organovo认为，这种基于3D打印肾脏结构的研究所取得的成果是可以用于治疗肾病的。另外，他们还希望最终能制造出一种组织，帮助人体内部的天然组织再生。
德国EnvisionTEC
3D-Bioplotter系统使用最新的3DF技术（三维纤维沉积技术），由快速成型和快速制造设备专业制造商——德国Envision公司研制开发。在组织工程（Tissue Engineering）领域，一个很重要的问题就是植入体、支架的结构和力学性能能够与再生的人体器官想类似，而传统制造技术难以控制支架的力学结构和性能。使用3DF技术（三维纤维沉积技术）制造的新型生物支架在组织工程应用方面表现出来极大的潜力，具体体现重复制作的精确性、生物相容性，和不受形状和尺寸大小影响的多孔结构，而且所有内部孔洞都是100%相同的。
3D-Bioplotter®生物打印系统适合在生物材料要求的无菌环境下进行生物组织制造，例如，使用海藻悬浮细胞打印生物支架。相较于其他快速成型技术，3D-Bioplotter®系统使用一种非常简单和直接的三维打印技术--3DF技术（Three-dimensional fiber deposition，三维纤维沉积技术）。简单来说，3D Bioplotter系统通过控制打印材料筒在三维空间的移动，将处于流体、熔融、胶体或糊状的材料通过气压挤出，材料通过层层堆积后成型出不同形状的模型，从而完成3D打印过程。
瑞士RegenHU
RegenHU是一家总部位于瑞士的3D打印技术公司，其3D生物打印机包括两个系列：BioFactory 和 3DDiscovery。提供RegenHU专有的bioink、osteoink和STARK打印材料，以及BioCAD、BioCut、BioCAM软件。RegenHU提供“尖端的技术解决方案，结合多种细胞外基质材料，水凝胶，细胞和生物活性物质”来模拟天然组织和器官创建三维蜂窝结构复杂的生物功能。
BioFactory生物工厂是RegenHU的高端系列生物3D打印机，使研究者模仿生物细胞结构，通过一系列的软、硬性材料来创造逼真的仿生组织。而3DDiscovery发现系列是比较经济的系列，可用于创建骨骼，软骨或结构支架。
2017年RegenHU推出了专为3D细胞生物应用和组织工程应用开发的合成生物3D打印墨水 — ECM系列。
ECM墨水是根据对多肽在水中的自组织行为研究开发的，主要成分是水凝胶，能提供一种三维的肽纳米纤维支架，从而促进细胞的生长和移动。
此外，这种墨水还可以很好地控制机械强度和细胞支架的交互，从而帮助研究者们制造出在结构复杂性和功能上都十分接近真正组织的人工组织。因此，它在研究组织或疾病、药物开发等方面均可以有广泛应用。
瑞典Cellink
这家瑞典的生物3D打印公司CELLINK可以说以闪电般速度快速崛起，成为生物打印市场的全球领导者。2015年，CELLINK推出了他们的第一个桌面系统，即INKREDIBLE。之后没用多久，CELLINK成为一家上市公司（2020年5月21日市值58亿瑞典克朗），2019年年收入超过1亿瑞典克朗（约合7300万人民币），实现真正的全球业务，总部在马萨诸塞州波士顿和瑞典哥德堡。
△CELLINK公司的生物3D打印技术
2018年， CELLINK宣布以500万欧元收购德国生物分配技术公司Dispendix GmbH,使CELLINK收购Dispendix的所有股票，并将公司的技术添加到其自己的生物打印解决方案中。
2019年，CELLINK宣布推出BIO X6，这是一款新型的六打印头生物3D打印系统。CELLINK首席科学官Itedale Namro Redwan说：“BIO X6能够在六个不同的位置同时使用不同的压力，温度和打印方法，这种技术是革命性的。”
2019年，CELLINK宣布与微重力制造专家Made In Space进行战略合作，标志着CELLINK对在微重力条件下进行3D生物打印的全面承诺，为国际空间站上知识储备的增长做出了贡献。
Made In Space 增材制造设备（AMF）现在已登上国际空间站
荷兰FELIXprinters
2020年，南极熊3D打印网获悉，荷兰3D打印机制造商FELIXprinters发布了一种新型的生物3D打印机，被命名为FELIX BIOprinter。FELIXprinters与TRAINING4CRM以及丹麦技术大学（DTU）合作设计了这台生物打印机，适用于所有类型的生物打印研究，配备了可以挤出多种材料和粘度的强劲电机。BIOprinter可以分配粘度高达64,000厘泊（动力粘度单位）的各种粘性材料，并具有从液体到糊剂材料和生物油墨的挤出能力。
从上面的产品图可以看出，BIOprinter是在FELIXprinters现有的FDM 3D打印机基础上开发的。据称，这种新型的生物3D打印机是专门为医学，科研应用而设计的，包括注射器冷却，打印床冷却和加热，双头系统，易于注射器定位和自动调平平台等。
FELIXprinters联合创始人Wilgo Feliksdal表示：“ BIOprinter结合了两个可消毒的打印头，这些打印头采用模块化设计，易于更换，并且可以使用单独的打印头同时打印不同的生物墨水。它可以将不同的材料特性整合到一个支架结构中。”
nScrypt
2020年，微型3D打印设备制造商nScrypt的研究部门Sciperio发布了一个新的合作项目，将使用nScrypt的SmartPump技术生产按需的人体血液。项目的参与者包括卫生科学统一服务大学（USU），日内瓦基金会，Safi Biosolutions，Advanced Bioprocess Services和马萨诸塞州总医院，他们构成了4D生物按需血液计划的参与者。
nScrypt的SmartPump微型点胶工具头具有皮升的体积控制功能，具有世界上最小的商用喷嘴头-直径仅为10微米。SmartPump的用户可以选择从水到环氧树脂，花生酱和各种糊状物等10,000多种现成的材料中进行选择。以Sciperio的项目为例，将使用多个SmartPump工具头将生长促进剂分配到生物反应器中，随着时间的推移，干细胞将膨胀并分化为血细胞（这是4D的来源）。
2020年5月，nScrypt和航天公司TechShot已经成功地完成了太空中的功能性3D生物打印实验。他们利用国际空间站上的生物3D打印机（BioFabrication Facility，BFF），在非营利性的日内瓦基金会和美国卫生科学统一服务大学（USU）的帮助下，对人类膝关节半月板进行了3D生物打印，作为4D Bio3计划的一部分。这项突破性的实验是长期计划的一部分，希望有朝一日在微重力的太空中制造出先进的软组织和整个器官。
△Techshot与nScrypt合作的太空生物3D打印
据记载，BFF是世界上第一台能够在太空中制造人体组织的3D打印机。它使用多能干细胞，通过精确地组织几微米宽的生物墨水的细小层，以特定的模式生成有生命力的组织。这些干细胞经过一段时间的培养，分化成所需的人体细胞，最终形成组织培养物。由于地球上的引力相对较强，这在地球上是极难实现的（到目前为止是不可能的）。在地球上，软组织在自身重量的作用下会坍塌，给研究人员留下的是一团乱七八糟的细胞连接的液体。在国际空间站上，地球的引力要弱得多，3D打印的软组织能够保持其形状。
△Techshot与nScrypt合作的生物3D打印设备
Prellis Biologics（Prellis）
Prellis成立于2016年，总部位于美国旧金山，是一家生物技术公司。该公司致力于将3D打印技术应用于人体组织与器官移植，为患者提供更多治疗选择。Prellis的组织器官3D打印技术可用于肿瘤学、神经生物学、组织发育研究和药物测试等多个领域。目前有超过30个医疗研究中心正利用该技术建立3D人体组织模型，其中包括美国加州大学旧金山分校、约翰霍普金斯大学、加州大学欧文分校和纪念斯隆-凯特琳癌症中心等。
Prellis的研究主要基于再生医学（Regenerative Medicine）和组织工程学（Tissue Engineering）。再生医学是指利用生物学及工程学的理论方法创造功能损害的组织和器官，研究机体生理性修复功能。而组织工程学是结合细胞生物学和材料科学，在体外或体内构建组织器官。
Prellis的技术可用于建立肿瘤模型，制造人体典型瘤组织并将其移植到免疫缺陷动物体内，为制药企业和医疗机构提供肿瘤研究模型。3D打印技术支持的人类肿瘤组织培养比传统肿瘤移植方法更高效，且所需细胞数量更少。典型动物肿瘤移植方法需要200万个甚至更多的细胞，而Prellis仅需要20万个细胞就能培养完整的肿瘤组织。
肿瘤组织3D打印技术对肿瘤学和人体肿瘤免疫系统研究意义重大。此外，该技术还能显著减少医疗科研动物试验工作量，以加快药物研发进程。
Aspect Biosystems
3D生物打印技术公司Aspect Biosystems自成立起就一直致力发展患者护理领域。该公司的目标是根据不同需求创建人体组织，迄今为止已开发了许多研究级生物制造的解决方案。
Aspect公司的核心技术是Lab-on-a-Printer™平台，Lab-on-a-Printer™本质上是一台由微流体驱动的3D生物打印机。
Lab-on-a-Printer™中的每个打印头都包含多个用于重新定向液体或墨水的微观通道。这项独特的技术可以将多种细胞类型分层，从而创建3D组织结构。该平台其中一个应用例子是该公司能够模仿人体肌肉的收缩与松弛的3DBioRing™组织。
自2013年成立以来，Aspect Biosystems已经承担了一系列知名项目，包括与弗劳恩霍夫毒理学和实验医学研究所合作。2017年该公司与制药巨头强生建立合作关系，并启动了一个创建软骨以治疗膝关节损伤的项目。
捷诺飞
位于浙江杭州的捷诺飞是国内一家知名的生物3D打印公司，由杭州电子科技大学徐铭恩教授创办。2017年，捷诺飞推出了国内第一代高通量集成化生物3D打印机“Bio-architect X”。“Bio-architect X”集纳了50余项技术创新和突破，其打印喷头可兼容多种打印原理并多通道协同，集成微层析成像系统可在线检测打印质量并反馈控制打印，从而实现对医疗制品的大批量稳定制备。
2018 年，杭州捷诺飞生物科技股份有限公司联合清华大学、杭州电子科技大学等高校，发布了由“国家重点研发计划”资助研发的第一代3D打印器官芯片产品OrganTrial。
该产品的成功研制，为药物筛选和体外一致性评价、食品和化妆品的安全性和功效检测等领域，提供了新的精准研发平台，推动了生物3D打印在医疗和制药领域的应用。
目前，国内外药物开发现状是高投入、低产出、高风险、低效率，缺乏精准的筛选模型是困扰药物开发的瓶颈。“个性化植、介入器械的生物3D打印技术重大专项”是“国家重点研发计划”资助项目。
△3D打印器官芯片产品OrganTrial
2019年，捷诺飞发布两款新的小型生物3D打印机：“Bio-architect Sparrow”和“Bio-architect Hummingbird”。这两款生物3D打印机，体积小巧却功能丰富，就如为其命名的两种小鸟的名字，“麻雀虽小、五脏俱全”。
“Sparrow”生物打印机
“Sparrow麻雀”生物打印机功能丰富，能通过切换不同的喷头，提供多种不同的生物3D打印方式；同时，“Sparrow”具有灵活的可扩展性，可基于其开发面向特定研究和应用的系统。会上发布了基于该系统开发的“多通道药片3D打印机”和“消化道支架3D打印机”。
“Hummingbird”生物打印机
“Hummingbird蜂鸟”生物打印机则聚焦于细胞/水凝胶材料打印，功能完整。基于Tissue Nest技术，可以自动、批量化完成细胞/水凝胶支架的打印、交联、监测和转运等复杂繁琐的制备过程。该系统的学习和操作简单，可批量制备组织工程制品、人为误差小，适合生物和医学领域的研究和应用转化使用，可以让科学家将精力聚焦到的研究和应用上。“Hummingbird”系统可以广泛应用于肿瘤药物有效性、毒理和化妆品功效、毒性等的评价。
上普生物
SunP Biotech 成立于2014年，是一家世界领先的高科技公司专门从事3D生物打印和制造先进生物打印产品。基于20多年的研发经验及公司专利技术，SunP 致力于研发创新的3D生物打印系统，新型生物墨水和先进的3D细胞模型并应用于个性化组织工程和癌症治疗，医疗器械 ，药物测试和新药研发。
SUNP BIOMAKER 专业级桌面细胞3D打印机
SunP BioMaker是上普生物最新—代桌面级生物3D打印机，设备小巧轻便，用户可以选配上普最先进的模块化电动喷头系统和设备配件，按需进行配置，辅以上普的专业生物打印软件，BioMaker可以实现更加灵活的多材料打印，以及满足客户不同场景的打印需求。该设备可以广泛用千组织工程、再生医学、精准医疗等领域。
SUNP ALPHA-BP11 低温沉积组织工程支架3D打印机
ALPHA-BP11是上普公司研发的多喷头组织工程支架3D打印机。独特的低温沉积打印技术集成了生物3D打印与冷冻干燥微观制孔技术的优势，可实现同时具有宏观可控空隙（百微米级）与微观微丝空隙（十微米级）的组织工程支架的3D打印，提高了支架内的细胞种植率，更利于细胞在支架内部的生长和组织功能的实现。
迈普医学
迈普医学于2008年由留美博士团队回国创办，是中国首家运用生物3D打印技术开发植入医疗器械的高新技术企业，目前已经在广东、美国和德国拥有子公司。迈普公司在3年不到的时间内就研发出首个生物3D打印产品--硬脑（脊）膜－睿膜，它被誉为"世界上最接近自体、修复效果最理想的硬脑（脊）膜。"
利用以生物3D打印技术为基础的再生医学技术平台，制造能够组织修复人体的新型植入式医疗器械，从而对患者因疾病和创伤而受损部位进行修复、替代及再生。目前临床中的应用主要包括：体外模型的打印、植入物和组织工程支架的打印、细胞及器官打印。
迈普医学已成功实现人工硬脑（脊）膜、颅颌面修补系统等多个Ⅲ类植入医疗器械产品的产业化，并获8个欧盟CE注册证、3个中国CFDA注册证，1个美国FDA证书正在申请中，生物3D打印的硬脑（脊）膜补片已经植入了超过10000名患者的脑中。未来生物3D打印技术将向器官再生方向发展，包括肾衰、肝衰等疾病的空间更为广阔。
阿迈特
刘青博士于2011年回国创办了北京阿迈特公司，专门从事3D打印血管支架的研发，包括全降解冠脉与外周血管支架。随后陆续加入阿迈特的有国际血管支架领域的知名专家赵庆洪博士与Alex Nikanorov医学博士。
阿迈特全降解冠脉药物洗脱支架系统AMSorb™目前也正在开展临床试验。该支架由北京大学第一医院霍勇教授担任主要研究者，北京安贞医院周玉杰副院长担任联合主要研究者。
AMSorb™支架临床试验于2019年4月1日获国家药品监督管理局批准，且在7月3日获得北京大学第一医院伦理委员会批准。7月23日，北京大学第一医院陈明教授顺利完成首例AMSorb™支架植入手术。阿迈特的另一款产品全降解外周血管支架PeriSorb，正在申请进入临床试验。
AMSorb™支架是由3D多轴曲面支架打印技术制造，具有一种全新的全降解支架结构。与激光切割的可降解支架相比，AMSorb™支架具有阿迈特独创的螺旋排列的闭环单元结构，支架杆表面光滑，支架杆截面呈圆形。
目前，阿迈特已具备年产3万条支架的生产线。其全降解冠脉支架项目已被列入北京市2019年重点工程项目。除了冠脉支架与外周支架，阿迈特目前在研的支架还包括非血管支架。
在融资方面，阿迈特曾获北京大清生物、北京天峰、凯风创投、国中创投、中海绿色等机构投资，累计获得投资额达一亿元。
西安点云生物
西安点云生物是一家国际领先的为生物工程、医疗健康和先进制造等领域提供先进材料、创新产品和智能装备的高新技术企业。
点云生物提供全方位的生物材料研发、生产和技术服务，在可降解生物陶瓷、生物高分子及其复合材料方面积累了丰富的应用经验，擅长生物材料的3D打印技术。可定制生物墨水及3D打印工艺，从四个方面（材料、软件、装备、应用）全面自主研发，为用户提供从打印耗材、打印设备到实际应用的全套解决方案。公司采用无丝打印技术（Filament-free Printing, FFP）不需要预制打印丝线，能够直接将陶瓷材料在常温下逐点逐线逐层打印成型，这不但能显著降低现有的打印耗材成本，而且能够自由搭配材料组合，实现多种材料复合打印，极大地拓展现有打印材料的选择范围。公司主要客户涵盖医院、高校、科研院所和企业研发部门等，分布在生物医疗、教育、新材料、新能源，智能制造等领域。
未完待续······
通知
最近有几场3D打印直播值得关注，包括微纳级3D打印在5G领域的应用、金属3D打印生产优化。
观看渠道包括：
①“南极熊3D打印”抖音号nanjiiong3D（需要准时上抖音看）