然而，實驗的進展并不如徐銘恩料想的那么順利。要讓3D打印機打印出來的細胞存活下來就是一個難題，不僅如此，打印出來的組織還必須保持相應的結構。

在剛開始的半年多時間里，徐銘恩幾乎毫無進展。他發現不是細胞在打印過程中受到損傷而無法存活，就是堆積起來的組織結構莫名其妙地解體、消失；好不容易讓細胞活下來了，他又遇到另一個“幸福的煩惱”——細胞因為瘋長而完全吞噬了之前設置的組織結構。自認為“實驗高手”的徐銘恩幾乎絕望：“我幾乎到了放棄的邊緣。”

直到2006年夏天，徐銘恩意外發現自己用脂肪干細胞培養的一塊組織不但存活，而且保留了完美的組織結構。“從那一刻起，我終于覺得自己做的事情不再是天方夜譚。”他說，并透露自己和同伴曾嘗試用油煎了這塊“人造脂肪”，甚至品嘗了它的味道。這一突破性的進展讓徐銘恩獲得國家自然基金的支持。

用3D打印諸如肝臟、腎臟等復雜的器官組織則難度更大。在突破脂肪組織后，徐銘恩和團隊成功打印出了具備肝臟基本功能的肝臟組織。肝小葉是肝臟結構與功能的基本單位，由中央靜脈、肝板、肝血竇等復雜結構組成，每個高2毫米、寬1毫米的肝小葉由大約10萬個肝細胞組成。

基于逆向設計思維，徐銘恩團隊首先徹底破解了肝小葉的組織架構，并以此在計算機上設計出肝小葉的三維圖紙，再用“肝細胞墨水”打印出由成千上萬個肝小葉組成的肝臟組織雛形，通過培養液的控制培養，形成真正的肝臟組織。

生物3D打印是一個新興學科，全球發展也只有10多年時間，在這方面徐銘恩顯然走在了前列。由于整個產業都處于起步階段，在做細胞3D打印的同時，徐銘恩還必須投入精力開發新的3D生物打印設備。

然而，長期依靠國家資金支持已經不能滿足徐銘恩的需求，徐銘恩想到結合商業發展技術成果。“這是個跨學科的行業，但是產業發展處于早期萌芽狀態，所以很多人才畢業后不得不另行擇業，留住人才是我創立捷諾飛的初衷之一。”徐銘恩說。在得到300萬元的天使投資后，徐銘恩成立了公司。

用3D打印出用于器官移植的完整肝臟、腎臟等仍然有待時日，但徐恩銘在3D打印細胞組織方面的成果已經足以服務龐大的商業市場，藥物篩選就是其中的代表。僅美國每年新藥研發的投入就達數百億美元，而諸如輝瑞、賽諾菲等國際制藥巨頭每年新藥研發投入更是達到80億至90億美元。如此巨大的投入之下，全球每年產生的原創新藥卻只有4到5個。

“藥物前期篩選效率低下是導致這一結果的主要原因。”徐銘恩稱。藥物的高通量篩選技術是以分子水平和細胞水平的實驗方法為基礎，但因為脫離了相應的生態環境，而使得實驗結果大打折扣；動物模型試驗時因動物和人存在種屬差異，很多在動物實驗中取得效果的藥物在人身上不起作用，甚至起反作用，這也極大影響了實驗結果的準確性。“3D細胞打印的人體組織恰恰解決了影響藥物篩選準確性的兩個主要問題，可以高度提升藥物篩選效率，”徐銘恩肯定地說，“我們預計這一市場的規模可以達到10億美元。”

被視為全球3D生物打印創新領導者、已在納斯達克上市的創新器官公司（OrganovoHoldings,Inc.）同樣是一家以提供3D打印細胞組織產品和相關服務的先鋒公司。這家年銷售77萬美元、凈虧損達到3,200萬美元的公司在今年9月的市值約3.8億美元。2014年他們推出自己的3D打印人體肝臟組織產品exVive3D，并宣稱獲得約200萬美元訂單。他們計劃2016年推出人體腎臟組織產品，并涉足3D生物打印機領域。

3D生物打印的鼻子

今年10月，捷諾飛也將正式宣布對外銷售商品化的3D打印肝臟組織產品Regenovo3D Liver；與此同時，代表更高效率的下一代多功能生物3D打印工作平臺也將面世。新的3D打印平臺功能全面、操作便捷，可以將復雜組織單元的打印效率提升到每小時36個，而且良品率幾乎達到100%。毋庸置疑，創新器官公司將遭遇一個來自中國的強大競爭對手。“無論在營收還是技術方面，我們都自信可以做得更好。”徐銘恩稱。

醫用輔具市場是捷諾飛看好的另一大市場，包括醫用手術導板、手術模擬和醫用康復輔市場，捷諾飛把目光放在了門檻較高的個性化術前模擬的服務提供方面。“以往手術成敗與醫生的臨床經驗關系密切，但是有了3D打印后，我們可以在手術以前把病人需要做手術的部位完全仿真出來，讓醫生以此制定手術方案，甚至實際操作演練。”徐銘恩說。

左心耳封堵術就是一項極其考驗醫生臨床能力的心臟手術。左心耳是長在左心臟上的一個小耳朵，全球大約有10%的人在發育過程中不能封閉，而血液長期滯留在左心耳中凝結，一旦出來極易導致血栓。全球大醫療公司推出了左心耳封堵器，依次來防止左心耳中的凝結的血液外流。

然而，這一手術給醫生造成極大困擾，原因在于每個病人左心耳的位置以及左心耳的大小都各不相同，而在手術過程需要X光照射，所以手術時間對于減少病人和醫生的輻射都極其重要。針對這一需求，捷諾飛在手術前對病人手術部位進行數據收集，并3D打印制作出相關手術模型，讓醫生在手術前就選擇好合適的封堵器。“我們的服務讓手術時間減少了2/3，目前正在為一些全球大公司服務。”徐銘恩說。

相比器官移植，3D生物打印在整形和軟骨修復方面的應用市場已經啟動。脂肪組織的打印技術已經比較成熟，它們作為可以避免產生排異反應的隆胸手術填充物可能會是絕佳的選擇，而且市場空間廣闊。軟骨修復同樣是一塊觸手可及的潛力市場，在徐銘恩的實驗室，打印一個耳朵的軟骨已經是輕而易舉的事情。

徐銘恩還在嘗試一些有挑戰性的項目，在細胞和電子傳感器芯片之間建立連接。在一個能夠感受細胞生長的傳感器芯片上打印細胞，通過傳感器檢測細胞的功能以及活性，從而形成一個細胞芯片。

“目前我們已經用這個細胞芯片來做藥物篩選，并且篩選出了一些很有前途的抗腫瘤藥物，”徐銘恩透露，“長遠來看，這項技術如果繼續發展下去，我們很可能打印出人造的感官器官，比如眼球內的視網膜、鼻子內的嗅上皮，甚至未來可能把一個器官通過一個接口與人的大腦連接。”

“谷歌總工程師庫茲威爾（RayKurzweil）曾預言，人類已處于永生的邊緣；我覺得違反自然規律的永生不一定合理，而我們工作的最大熱情是讓家人以及很多不認識的人生活得更長久、更健康。”在一個公開演講中徐銘恩如此感慨。