近年來，全球 3D 生物打印市場呈現出強勁的增長態勢。根據權威市場研究機構的數據，過去幾年，市場規模穩步增長。

從地域分布來看，北美地區憑借在科技研發和醫療資源上的優勢，亞太地區雖然起步相對較晚，但憑借龐大的人口基數、快速增長的醫療需求以及對科技創新的積極投入，市場份額逐年上升，成為全球市場增長的重要驅動力。

3D生物打印概述

3D生物打印是3D打印在生物醫療領域的應用。結合了3D打印與生物材料，將活性分子及細胞作為基本構建單元，以計算機三維設計模型為基礎，通過軟件分層離散和數控成形方法，定位裝配細胞或生物材料，制造人工植入支架、組織、器官和醫療輔具等生物醫學產品。

生物3D打印是制造學、材料學、生物學、信息學和醫學等多學科交叉融合的創新研究方向，用于藥物篩選、口腔醫學、骨科等方面，應用前景廣闊，對精準醫療影響深遠。基本流程包括結構數據采集、3D模型設計、細胞及生物材料選擇、組織結構打印及體外培養、功能測試，最終應用于研究或臨床。

圖| 3D生物打印流程

3D生物打印材料分析

可用于3D打印的材料包括生物材料、有機高分子材料、金屬材料等。生物材料如水凝膠和殼聚糖等為組織器官修復提供創新解決方案。有機高分子材料如尼龍和光敏樹脂等具有出色的絕緣性能，且密度低、打印速度快，廣泛應用于醫療、建筑及模具注塑等領域。金屬材料如鈷鉻合金、鎳合金、鈦合金等具備優秀的生物相容性、耐腐蝕性和高強度等特性，應用于生物醫學、汽車工業以及航天航空領域。

生物墨水由生物材料和細胞組成,決定了組織結構的整體功能。生物墨水來自多種生物材料，如天然材料明膠、海藻酸鹽、蠶絲、膠原蛋白、殼聚糖等，也有合成材料如聚乙二醇、聚己內酯等。

天然生物材料有優良的生物活性，適應人體內的環境，但機械性差，定制自由有限。合成生物材料的機械性能和生物活性可以調整，應用廣泛。使用細胞顆?；蚓酆象w來制備生物墨水進行無支架組織制造也越來越廣泛，也有科研人員使用DNA或細胞因子來進行生物墨水的制備。

生物墨水在生物打印工藝中的適用性主要取決于在特定打印參數條件下的理化性能，擠壓型生物打印通常需要剪切稀釋型生物墨水，液滴型生物打印需要低黏度的液體材料，否則容易造成噴嘴堵塞。高溫燒結、有機溶劑、紫外輻照和交聯劑等條件在3D生物打印中須盡量避免。

根據應用需求要綜合考慮生物耗材的可打印性、生物相容性、降解性、結構與機械性能、仿生學特性。依據不同打印方式，根據油墨的流變性、黏度、交聯化學和生物相容性來進行選擇?？纱蛴⌒灾饕剂坎牧橡ざ?、流變和凝膠化等性能，這些性能會影響和決定打印的可操作性，制品的空間和時間分辨率。生物相容性主要考慮生物安全性和生物功能性，要求低毒性和低不良反應。

降解性考慮生物材料降解速度可控性、組織再生速度的匹配性、降解產物安全性、材料的溶脹和收縮特性。結構與機械性能考慮生物材料要具有支撐細胞和組織三維結構的作用，根據組織類型不同而具有不同力學強度和微結構。

仿生學特性有利于刺激細胞響應，在生物材料中摻入生物活性因子可對細胞粘附、遷移、增殖及功能表達產生正向作用

圖|基于水凝膠的生物墨水優缺點

3D生物打印市場規模和產業鏈分析

據Grand View Research統計，2026年預計全球生物打印市場規模將達到23億美元，2021-2026年間將以22%的年復合增長率增長。

圖|3D生物打印行業產業鏈

全球3D生物打印企業均在起步發展階段。海外3D生物打印企業發展水平不一，國內3D打印企業發展水平差異性較小，產品和研發領域較為分散，競爭力或僅在3D打印設備的相關技術上，邁普醫學和三疊紀是代表企業。3D生物打印市場遠期需求量大，但面臨技術瓶頸，血管網絡供應、細胞技術打印材料等需要技術突破。

上游：原材料與設備制造

在產業鏈上游，原材料和設備制造是兩大關鍵環節。原材料方面，生物墨水作為 3D 生物打印的“油墨”，種類日益豐富，涵蓋了細胞、生物聚合物、水凝膠等多種類型。一些領先的原材料供應商通過不斷研發創新，提高生物墨水的質量和性能，以滿足不同打印需求。

設備制造領域競爭激烈，眾多國際知名企業紛紛布局。這些公司的設備具備高精度、高分辨率和多樣化的打印功能，能夠滿足從簡單組織模型到復雜器官打印的各種需求。同時，一些新興企業也在不斷涌現，通過技術創新和差異化競爭，逐步在中低端市場嶄露頭角。

中游：打印服務與研發

產業鏈中游主要包括打印服務提供商和研發機構。打印服務提供商利用上游的原材料和設備，為客戶提供定制化的 3D 生物打印解決方案。他們廣泛服務于醫療、科研、制藥等多個領域，幫助客戶實現從創意設計到實物打印的全過程，為醫療機構提供個性化的植入物打印服務，大大縮短了手術準備時間，提高了治療效果。

研發機構則致力于推動 3D 生物打印技術的前沿研究和創新應用。高校和科研院所在基礎研究方面發揮著重要作用，不斷探索新的打印原理、材料體系和應用場景。企業研發中心則更加注重技術的產業化轉化，通過與上下游企業的緊密合作，加速新技術的商業化進程。

下游：應用領域拓展

3D 生物打印的下游應用領域極為廣泛，且不斷拓展。醫療保健是目前最大的應用領域。在組織工程和再生醫學領域，3D 生物打印技術為修復和替換受損組織器官提供了新的可能。例如，人工心臟瓣膜、軟骨組織等的打印成功，為患者帶來了新的治療希望。在藥物研發方面，3D 生物打印構建的體外模型能夠更準確地模擬人體生理環境，加速新藥研發進程，降低研發成本。

生物制造領域也是 3D 生物打印的重要應用方向。通過 3D 生物打印技術，可以實現生物產品的定制化生產，提高生產效率和產品質量。例如，在食品行業，3D 生物打印技術可用于制造個性化的營養食品和仿生肉制品；在化妝品行業，能夠打印出具有特定功效和形狀的護膚品。

源起基金表示，全球 3D 生物打印市場規模前景廣闊，產業鏈各環節緊密相連、協同發展。然而，該領域仍面臨一些挑戰，如技術標準的統一、生物安全性的評估等。相信隨著各方的共同努力，3D 生物打印將在未來為人類社會帶來更多的驚喜和變革。