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3D打印技术诞生于20世纪90年代中期，是一种基于计算机3D数字成像技术和多层连续打印的新兴技术。3D打印技术结合了光固化和纸层叠等技术，用于物件的快速成型。近年来，3D打印技术在生物医学领域取得了突飞猛进的进展。 组织工程学的目标是为再生疗法创造功能性组织和器官，最终实现器官移植或置换。研究人员在可再生医学领域不断的试错以验证技术的可行。研究人员在长期对自然人体组织观察后提出了一份要求清单。他们指出，如果希望人造组织像人体内的自然组织那样起作用，那么人造组织就必须：①通过微缝、胶水[1]或细胞粘[2]附实现与自然组织的整合；②在体内实现组织基本功能[3]；③完全血管化以维持其生理功能[4]。
此外，用于组织制造的打印机也需要标准化：①生物打印机需要设定极端的灭菌方法；②密切监测湿度和温度等因素以达到生物打印的理想条件；③理想的喷嘴尺寸和输送方式。 1、热喷墨生物打印[5]
研究人员修改了典型的喷墨打印机，以便为组织材料提供便利的特殊打印头。印刷台或接收托盘也被修改为在三维空间（，y，z方向）上移动。选择用于组织制造的打印机之一是具有300dpi打印分辨率的HewlettPackard（HP）Dekjet500热敏式喷墨打印机。研究人员使用通道直径更小的喷嘴与该打印机结合使用。用“生物墨水”替代了普通墨水。这种“生物墨水”是一种由蛋白质、酶和悬浮在培养基或盐水中的细胞组成的水基液体。
喷墨打印机从上到下逐层打印生物组织。可使用扫描的CT或者MRI图像引导进行3D打印。流体液滴作为先前设计的图案的点对点表示被喷射到打印表面上。热喷墨打印机还可以使用热量生成能在针头内破裂的小气泡，以提供将生物体排出喷嘴的压力脉冲。过高的温度将破坏生物细胞，因此打印机内温度控制为高于环境温度4～10℃，以保证90%的生物细胞活性。喷出喷头的生物墨水的剂量根据温度梯度、电流频率和生物墨水粘度可从10～150pL变化。
目前已经能打印出生物软骨以替代传统的可降解支架。通过蛋白多糖和II型胶原中的细胞外基质（ECM）沉积，已经能使生物软骨在聚乙二醇（PEG）巨噬细胞内保持活力。利用PEG水凝胶的可调节压缩模量，能打印出和人类自然软骨相容的生物软骨。但这种无血管
和非淋巴结的组织不足以产生更高水平的功能性组织构建体，如肾脏和其他复杂器官。但通过人类微血管内皮细胞和纤维蛋白同时沉积形成微血管系统，使得在人类微血管制造中使用热喷墨打印机具备潜力。
2、直写生物打印
水过滤板简易车棚直写生物打印（direct-writebioprinting）与热喷墨打印技术具有相同机制。打印机头由标准注射器或针头制成，并被修改为使用机械或气动功率来分配生物体。打印阶段的运动受数字控制，并在、y和z方向上移动。直写式打印机的生物学特征可以由不同浓度的水凝胶组成，其由琼脂糖、藻酸盐、I型胶原蛋白和PluronicF127组成。所有这些水凝胶聚合物在体外培养时已经成功地保持高的细胞活力。
打印机可由数字独立控制进行多个印刷单元并加载材料，因而能够打印具有不同组成成分的组织。直接写入生物打印也可以在一定剂量内控制打印材料，并允许在打印中进行设计修改，意味着打印组织具有更快的周转时间。
目前有3种直接写入打印的方法：气动、机械、气动-机械混合。气动系统使用高粘度材料
更好地工作，而机械系统更适合于用更低粘度材料。材料粘度是许多因素的函数，包括胶凝机理、聚合物分子量、聚合物浓度、温度、交联剂活性和湿度。生物印刷线的物理尺寸也是许多变量的结果，包括针直径、材料流速、印刷线高度和线性写入速度。根据图案，所分配的材料的线宽和高度对于制造可能是至关重要的。需要时间为水凝胶制备最佳条件，并且在规划较大结构的制造时必须考虑在非最佳温度或湿度下，材料性质和细胞存活力都可能产生的负面影响。因此，为了选择分配印刷材料的最佳方法，必须考虑所需的粘度、线宽和高度，图案以及进行印刷的条件，通过确定使用材料所需的最佳条件来最小化变量。
3、椭球体器官打印
一般来说，组织制造是通过可塑性支架与“模具和填充”方法进行。然而，3D多孔支架中多种细胞的精确放置过程是非常复杂的，并且支架遗留下来的材料会在体内降解时刺激机体产生的免疫反应。将体外细胞接种到固体可生物降解的支架上，等待支架生物降解和组织新形态发生的过程非常耗时，工作量大且成本高，无法实现量产。研究人员认为，更先进的方法必须能够以高水平的细胞密度精确放置细胞，并且需要实现厚层3D组织的有效血管
化，利用工业规模的自动化、机器人生物制造方法，而非基于模板的组织装配。由此研究人员开发出球体器官打印技术。这种技术能够自组装和就地结构化，不使用可降解支架即可保持形状。
椭球体（pheroid）是一种可测、可进化、成分可控的生物体。当椭球体互相靠近时，将会像液体一般产生自融合。因此具备自组装和自组织的潜力。
通过使用不同类型的椭球体，能制造出具有内置血管分支的器官。研究人员制造了3种类型的球状体，以创建血管分支：固体或非内腔球体、具有大管腔（单腔管球体）的球体和微血管化组织球体。可以通过同时放置所有3个血管球体，有效地构建大直径、中等直径和微直径的不同血管分支。在生物打印、融合、组织成熟后，血管分支能整合到其他3D組织或器官构建体中。目前，这种技术仍然在研究中。
目前3D打印在组织工程学中的限制主要在于：
（1）血管化
为了创造一个完整和有功能的器官，研究人员必须能够创造出具有各种血管结构和微结构
的完全血管化的厚复合组织，以维持周围的组织器官。但目前实现起来仍然比较困难。当前血管化的主要手段是将生物机体的毛细血管向移植器官内渗透[6]，但这一方法缺乏控制和特殊性（pecificity），并且血管的渗透深度有限，渗透过程容易导致渗透区域发生变形，造成组织破坏。因此更理想的方式是在器官移植前进行血管化。
3d陶瓷打印
（2）组织成分和成本
胃蝇除血管化外，天然组织还含有独特的细胞组合和组织。需要开发模拟天然组织复杂性的技术，以驱动组织恢复和替代医疗应用；另外，生产器官工作量十分巨大，如肾脏需要产生至少一百万个肾小球和肾单位。同时，制造的组织必须是可扩展的，这在目前无法达到。最后，生产成本是一个无法避免的挑战。
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