生物3D打印属于3D打印技术的重要分支，是指一种以计算机三维模型为＂图纸＂，装配特制＂生物墨水＂，最终制造出人造器官和生物医学产品的新科技手段。 目前该技术主要分为喷墨生物打印、挤压生物打印和激光辅助生物打印三大类。这是一项集多学科为一体的技术，其在再生医学领域中发挥着独特作用，已经有了3D打印器官，细胞，血管等多种应用案例，生物3D打印被认为是现代医学的一场技术革命。 据SmarTech报告称，预计到2028年，生物3D打印市场规模将达到12亿美元。这表明市场前期是广阔的，但目前属于早期阶段，行业发展仍面临着巨大挑战。确切地说，我们离打印移植器官还有很长的一段路要走。 徐铭恩展示3D打印机打出的鼻软骨组织，图片来自：新华社 据资源库了解，生物3D打印已经从学术研究迈向了商业化，目前在这片蓝海市场中虽然有上百家企业入局，但其中大多数企业的体量仍很小。随着10多年的发展，市场上也已经出现了一批头部企业，包括BICO、3D Systems和Desktop Metal在内的＂三巨头＂正在引领这场革命。 BICO BICO（前身为CELLINK）是一家总部位于瑞典的公司，专注于生物打印、多组学、细胞开发和制药等应用领域，是生物3D打印领域的领导者。 成立之初，BICO研发了生物墨水材料和CELLINK系列生物打印机。现有的设备包括双挤出的INKREDIBLE系统和基于SLA的Holograph X，六打印头BIO X6，以及最新推出的Bionova，第一款基于数字光处理 (DLP) 的生物打印机。 BICO的新款生物3D打印机Bionova，图片来自：BICO 然而，Bico于2020年转型为一家＂生物融合＂公司，将其重点从生物打印扩展到更广泛的生命科学技术和工业解决方案。通过下面的系列收购，就足以看出为什么这家企业能够成为生物3D打印的三巨头之一。2019年8月，Bico以3025万欧元收购德国生物技术公司Cytena，将后者单细胞3D打印技术收入囊中。2020年8月，Bico以8000万欧元收购德国精密点胶公司Scienion及其子公司Cellenion，进一步掌握细胞3D打印技术。2021年5月，Bico以5000万欧元收购德国3D微制造公司Nanoscribe，将2PP技术整合到自己的技术中，增加新的微纳级3D打印功能。2021年8月，Bico以1500万美元收购美国3D研究应用公司Advanced BioMatrix，收获后者的生物墨水和试剂产品。2021年12月，Bico Group以1.65亿美元收购了圣地亚哥生命科学自动机公司Biosero，进一步掌握了生物打印自动化技术。 能够这样大张旗鼓的开启收购之旅，离不开BICO的盈利能力和充足的现金流。据财报显示，BICO在2022年前3个季度的净销售额约合1.5亿美元，与去年同期相比增长了112%。在经济不景气的环境下，BICO依旧有充足的造血能力，这是它能够完成收购的底气。 正在进行血管3D打印的演示，图片来自：BICO 目前，在BICO集团旗下有多达11,000台设备，其中大部分是各种生物3D打印机。据BICO介绍，其中长期目标是通过结合生物学的3D打印技术，提供可获得的生命科学解决方案来减少器官短缺并加快药物开发。 3D打印耳朵软组织，图片来自：BICO 最后总结：一方面，该公司通过其CELLINK系列生物打印机在学术层面扩展生物打印研究，为其提供更广泛的生物墨水材料。另一方面，BICO正在通过技术迭代，以开发和实施商业和可扩展的生物打印应用程序，从用于化妆品测试的组织开始，发展到器官研究。 3D Systems 3D Systems（NYSE:DDD）成立于1986年，由＂3D打印技术之父＂Chuck Hull参与创建，经过30多年的发展，现在已发展成为一家全球化的3D解决方案提供商。 当3D Systems认识到3D打印技术对于再生医学领域的突破性创新的重要性，就开始通过收购、合并和扩展等方式深入涉足3D生物打印领域。其中，最重要的里程碑是在2021年5月收购了3D生物打印机开发商Allevi公司，后者拥有一套成熟的生物3D打印系统。 Allevi生物3D打印机，图片来自：Allevi 3D Systems搭建的生物3D打印实验室可以利用Allevi的硬件、生物材料和软件组合来设计和构建组织工程、器官芯片研究、药物验证、生物材料开发和再生医学的解决方案。 据了解，该公司布局生物打印的下一步重点是医疗设备和植入物领域，其终极目标是开发更复杂的生物结构和组织工程，打印人体器官。 生物3D打印气管模型，图片来自：United Therapeutics 迄今为止，3D Systems生产了超过200百万个医疗设备系列组件和14万个特定于患者的手术病例：现在它正在寻求扩大生物打印临床应用的生产，利用和调整现有技术以提升患者通过各种临床应用进行护理，从细胞生物可吸收装置到用于移植的功能化实体器官。 最近，3D Systems拆分出生物3D打印子公司Systemic Bio，专注于开发由水凝胶和人体细胞制成的血管化器官模型，用于药物发现和开发。为了启动Systemic Bio的医疗业务，3D Systems为其提供了1500万美元的种子资金。 h-VIOS2含有两个灌注的血管化水凝胶，图片来自：3D Systems 最后总结：事实上，自2020年以来，3D Systems通过资产剥离把战略重心转到了工业和医疗领域。为了开拓生物打印业务，除了继续进行生物3D打印研发，比如此前完成的实体器官支架打印外，3D Systems也正在努力与制药公司建立合作，推动3D打印制药市场的发展。 Desktop Metal Desktop Metal成立于2015年底，主要围绕桌面金属粘合剂喷射工艺，2020年12月10日通过SPAC合并上市后成功募资5.75亿美元，被估值25亿美元，是当之无愧的3D打印独角兽企业。 上市后不久，Desktop Metal开始了从材料到工艺的系列收购，包括收购EnvisionTEC，ExOne在内的多家不同赛道的头部3D打印企业。Desktop Metal完成了全面的集成增材制造解决方案组合，包括硬件、软件、材料和服务，获得了更大的市场占有率。 在资本的加持下，Desktop Metal成为了新一代巨无霸3D打印公司。收购之后，Desktop Metal开始对这些资源进行整合，试图把3D打印推向批量、规模化制造的2.0时代。也正是在这个背景下，Desktop Metal在2021年3月成立了Desktop Health，一家致力于为个性化医疗开发3D打印解决方案的医疗保健公司。 通过3D-Bioplotter 3D打印机制作的水凝胶支架，图片来自：ETEC 此前收购EnvisionTEC让Desktop Metal还获得了其3D-Bioplotter生物3D打印机。该机器面世已经有20多年，经过了4次迭代，适用于细胞打印等在内的多种应用。现在这些设备连同EnvisionTEC的所有牙科业务都被整合到了Desktop Health。 EnvisionTEC开发生产的3D-Bioplotter生物3D打印机，图片来自：ETEC 据Desktop Health表示，目前基于生物打印和医疗保健有5个等级的关键策略，第一个是药物发现，包括模仿病理组织（为了疗效）和健康组织（为了安全），目标是高通量。接下来是2个分别是定制植入物和移植物（2级）是指脊柱融合、颅颌面、神经导管、肌腱、韧带和骨骼的治疗。组织（3 级）是指乳房、皮肤、角膜、骨骼、软骨和心脏瓣膜的生物打印。 最后两个级别代表着长期目标，包括内分泌腺（第4级），它能够产生完整的卵巢、胰腺、甲状腺用于测试并最终用于植入，以及器官（第5级），包括产生功能性肺、肾、肝和心。 通过3D-Bioplotter 3D打印机制作的水凝胶支架，图片来自：ETEC 最后总结：Desktop Metal通过其子公司Desktop Health布局生物3D打印，主要依托3D-Bioplotter 3D打印技术实现基于生物打印和通用医疗保健的开发。由于前期Desktop Metal完成了无论是设备还是材料的大规模整合，将在生物3D打印这一领域具有话语权。 除了以上3家公司外，目前国外参与企业主要有Organovo Holdings、Nano3D Biosciences、Cyfuse、Advanced Solutions、Prellis Biologics等；本土企业主要包括捷诺飞生物、蓝光英诺、上普生物、迈普医学等。