近年来，全球 3D 生物打印市场呈现出强劲的增长态势。根据权威市场研究机构的数据，过去几年，市场规模稳步增长。

从地域分布来看，北美地区凭借在科技研发和医疗资源上的优势，亚太地区虽然起步相对较晚，但凭借庞大的人口基数、快速增长的医疗需求以及对科技创新的积极投入，市场份额逐年上升，成为全球市场增长的重要驱动力。

3D生物打印概述

3D生物打印是3D打印在生物医疗领域的应用。结合了3D打印与生物材料，将活性分子及细胞作为基本构建单元，以计算机三维设计模型为基础，通过软件分层离散和数控成形方法，定位装配细胞或生物材料，制造人工植入支架、组织、器官和医疗辅具等生物医学产品。

生物3D打印是制造学、材料学、生物学、信息学和医学等多学科交叉融合的创新研究方向，用于药物筛选、口腔医学、骨科等方面，应用前景广阔，对精准医疗影响深远。基本流程包括结构数据采集、3D模型设计、细胞及生物材料选择、组织结构打印及体外培养、功能测试，最终应用于研究或临床。

图| 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、有机高分子材料、金属材料等。生物材料如水凝胶和壳聚糖等为组织器官修复提供创新解决方案。有机高分子材料如尼龙和光敏树脂等具有出色的绝缘性能，且密度低、打印速度快，广泛应用于医疗、建筑及模具注塑等领域。金属材料如钴铬合金、镍合金、钛合金等具备优秀的生物相容性、耐腐蚀性和高强度等特性，应用于生物医学、汽车工业以及航天航空领域。

生物墨水由生物材料和细胞组成,决定了组织结构的整体功能。生物墨水来自多种生物材料，如天然材料明胶、海藻酸盐、蚕丝、胶原蛋白、壳聚糖等，也有合成材料如聚乙二醇、聚己内酯等。

天然生物材料有优良的生物活性，适应人体内的环境，但机械性差，定制自由有限。合成生物材料的机械性能和生物活性可以调整，应用广泛。使用细胞颗粒或聚合体来制备生物墨水进行无支架组织制造也越来越广泛，也有科研人员使用DNA或细胞因子来进行生物墨水的制备。

生物墨水在生物打印工艺中的适用性主要取决于在特定打印参数条件下的理化性能，挤压型生物打印通常需要剪切稀释型生物墨水，液滴型生物打印需要低黏度的液体材料，否则容易造成喷嘴堵塞。高温烧结、有机溶剂、紫外辐照和交联剂等条件在3D生物打印中须尽量避免。

根据应用需求要综合考虑生物耗材的可打印性、生物相容性、降解性、结构与机械性能、仿生学特性。依据不同打印方式，根据油墨的流变性、黏度、交联化学和生物相容性来进行选择。可打印性主要考量材料黏度、流变和凝胶化等性能，这些性能会影响和决定打印的可操作性，制品的空间和时间分辨率。生物相容性主要考虑生物安全性和生物功能性，要求低毒性和低不良反应。

降解性考虑生物材料降解速度可控性、组织再生速度的匹配性、降解产物安全性、材料的溶胀和收缩特性。结构与机械性能考虑生物材料要具有支撑细胞和组织三维结构的作用，根据组织类型不同而具有不同力学强度和微结构。

仿生学特性有利于刺激细胞响应，在生物材料中掺入生物活性因子可对细胞粘附、迁移、增殖及功能表达产生正向作用

图|基于水凝胶的生物墨水优缺点

3D生物打印市场规模和产业链分析

据Grand View Research统计，2026年预计全球生物打印市场规模将达到23亿美元，2021-2026年间将以22%的年复合增长率增长。

图|3D生物打印行业产业链

全球3D生物打印企业均在起步发展阶段。海外3D生物打印企业发展水平不一，国内3D打印企业发展水平差异性较小，产品和研发领域较为分散，竞争力或仅在3D打印设备的相关技术上，迈普医学和三叠纪是代表企业。3D生物打印市场远期需求量大，但面临技术瓶颈，血管网络供应、细胞技术打印材料等需要技术突破。

上游：原材料与设备制造

在产业链上游，原材料和设备制造是两大关键环节。原材料方面，生物墨水作为 3D 生物打印的“油墨”，种类日益丰富，涵盖了细胞、生物聚合物、水凝胶等多种类型。一些领先的原材料供应商通过不断研发创新，提高生物墨水的质量和性能，以满足不同打印需求。

设备制造领域竞争激烈，众多国际知名企业纷纷布局。这些公司的设备具备高精度、高分辨率和多样化的打印功能，能够满足从简单组织模型到复杂器官打印的各种需求。同时，一些新兴企业也在不断涌现，通过技术创新和差异化竞争，逐步在中低端市场崭露头角。

中游：打印服务与研发

产业链中游主要包括打印服务提供商和研发机构。打印服务提供商利用上游的原材料和设备，为客户提供定制化的 3D 生物打印解决方案。他们广泛服务于医疗、科研、制药等多个领域，帮助客户实现从创意设计到实物打印的全过程，为医疗机构提供个性化的植入物打印服务，大大缩短了手术准备时间，提高了治疗效果。

研发机构则致力于推动 3D 生物打印技术的前沿研究和创新应用。高校和科研院所在基础研究方面发挥着重要作用，不断探索新的打印原理、材料体系和应用场景。企业研发中心则更加注重技术的产业化转化，通过与上下游企业的紧密合作，加速新技术的商业化进程。

下游：应用领域拓展

3D 生物打印的下游应用领域极为广泛，且不断拓展。医疗保健是目前最大的应用领域。在组织工程和再生医学领域，3D 生物打印技术为修复和替换受损组织器官提供了新的可能。例如，人工心脏瓣膜、软骨组织等的打印成功，为患者带来了新的治疗希望。在药物研发方面，3D 生物打印构建的体外模型能够更准确地模拟人体生理环境，加速新药研发进程，降低研发成本。

生物制造领域也是 3D 生物打印的重要应用方向。通过 3D 生物打印技术，可以实现生物产品的定制化生产，提高生产效率和产品质量。例如，在食品行业，3D 生物打印技术可用于制造个性化的营养食品和仿生肉制品；在化妆品行业，能够打印出具有特定功效和形状的护肤品。

源起基金表示，全球 3D 生物打印市场规模前景广阔，产业链各环节紧密相连、协同发展。然而，该领域仍面临一些挑战，如技术标准的统一、生物安全性的评估等。相信随着各方的共同努力，3D 生物打印将在未来为人类社会带来更多的惊喜和变革。