深度：3D生物打印在泌尿外科的应用

作者：吕建林  
来源：医学镜界

1. 简介
对泌尿组织和器官的损害，如创伤、肿瘤、先天性畸形、产伤和衰老，仍然是一个主要的临床挑战。全世界器官短缺和供体稀缺为异体组织移植的替代方案敲响了警钟。然而，在传统的组织工程中，仍然存在明显的问题，例如细胞分布不均匀，结构完整性丧失以及较厚和较厚的组织血管化困难[1，2]。作为一种潜在的解决方案，3D生物打印可以克服与组织工程相关的一些上述挑战。一方面，3D生物打印将使人们更好地了解病理机制，并有利于发现早期干预的新疗法。另一方面，3D生物打印可以刺激人体的自然器官和组织取代那些终末期或严重的泌尿科疾病[3]。

三维打印在1990年代首次被描述，在泌尿外科的所有领域中都有越来越多的应用。最初，3D打印技术开始影响泌尿外科领域，从创建用于医疗培训、手术计划和患者教育的3D模型到制造植入物和个性化假肢[4，5，6]。3D打印的泌尿模型在图1.

用于培训和教育的三维打印泌尿外科模型：（a）3D打印前列腺癌模型[7];（b）3D打印肾癌模型[8];（c）3D打印睾丸模型[9];（d） 3D打印膀胱模型[10];（e）3D打印的热塑性弹性体（TPC）尿道子宫托模型[11];（f）3D打印前列腺模型[12]。

用于医疗用途的器官和精确组织模型的短缺导致了3D生物打印的诞生。从广义上讲，与直接生物医学领域相关的3D打印可以被视为3D生物打印。大多数估计表明，在不久的将来，全球3D生物打印市场价值将超过1亿美元[13，14]。如图2表明，3D生物打印是基于计算机3D模型结合几种细胞，支架和生物分子，并根据分配“生物墨水”功能和环境打印所需的生物医学产品[15，16]。目前，根据不同的原型原理和打印材料，3D生物打印技术主要分为三种类型，包括喷墨3D生物打印，微挤出3D生物打印和激光辅助3D生物打印。每种技术都有其技术特征，如表1 。

3D生物打印过程的示意图。

表1：当前常见的3D生物打印技术的比较。

2. 3D生物打印的方法

2.1. 微挤出 3D 生物打印
微挤出生物打印是基于生物墨水液滴物理挤出原理而获得所需3D结构的最广泛使用的生物打印方法[15，16]。用于此类印刷的生物材料通常固定在基材上的微型喷嘴孔或微针孔中。然后，通过气动压力、柱塞压力或螺杆压力引起的协调挤出运动形成连续长丝的流体和分散。此外，该方法可以打印具有高生物相容性的各种“生物墨水”，并具有打印解剖学多孔结构的潜力。然而，这种技术也有一些缺点，例如印刷精度有限和印刷过程中活性较低[21，22]。

2.2. 喷墨 3D 生物打印
喷墨3D生物打印作为一种非接触式打印过程，其中生物墨滴根据3D模型的要求落在打印载体表面上的特定位置。喷墨打印的优点包括总体成本低、打印速度快和分辨率高[14]。尽管如此，仍存在一些局限性，包括液滴大小不均、无序以及频繁的喷嘴堵塞[18，19]。

2.3. 激光辅助生物打印
激光辅助生物打印（LAB）使用单色脉冲或连续激光能量将液滴形式的生物材料从供体载玻片转移到收集载玻片，从而产生3D结构[13]。迄今为止，飞秒激光已经开发了动物细胞水凝胶的超快激光诱导。LAB无需喷嘴即可打印所有细胞类型，不会造成细胞堵塞，细胞密度接近生理组织或器官的生物墨水;因此，该方法的细胞存活率和分辨率相当可观。然而，临床应用受到易污染吸收层和高成本的限制。

3. 3D生物打印的生物墨水
用于3D生物打印的材料称为“生物墨水”。不同组织或器官的不同性质具有特定的ECM，具有不同的组成，支持细胞生长和功能。ECM是组织和器官的非细胞支架框架，代表细胞生存、增殖、迁移或修饰其表型的环境生态位[25，26，27]。因此，研究人员必须在3D生物打印过程中再现天然组织和器官的各种ECM，常用的打印油墨是脱细胞ECM，水凝胶和3D多孔生物支架。每种生物墨水的组成、分类和特性在表2.

表2：目前常见的3D生物打印生物墨水的比较。

3.1. 去细胞化 ECM
天然来源的ECM是最适合人类细胞生长和分化的打印材料，因为它的环境与正常的组织结构和微环境相似。去细胞化细胞外基质（dECM）去除细胞成分和一些小分子或抗原;因此，它比天然来源的ECM具有更好的生物相容性，降解性和免疫原性。此外，dECM保留了组织或器官的大部分天然结构和组成，例如生长因子、多糖和天然蛋白质，这些对促进血管生成和细胞的生长和分化至关重要，为细胞提供强大的机械支撑和合适的生存环境[28]。

在现有研究中，dECM生物墨水的一个主要来源来自猪[29，30，31]。大鼠和山羊的组织和器官，如脂肪组织、心脏和肝脏，是dECM生物墨水的其他来源[32，33，34]。然而，需要指出的是，几种病毒基因组被整合到动物基因组中，这使得动物组织和器官的使用成为一种风险[35]，这需要我们注意。此外，一些研究小组使用尸体和捐献的人体部位作为dECM的来源，用于移植物发育[36，37，38]。人体脂肪组织也被认为是dECM生物墨水和干细胞的不错选择，通常接受吸脂术的患者可以脂肪组织的形式产生大量医疗废物，这些废物可以转化为有用的生物材料[39]。最近的研究还表明，植物来源的组织因其相互作用的网络结构、大表面积、不同程度的亲水性和优越的机械性能而适合组织工程中的血管化[40]。

脱细胞过程可以通过几种化学、生物和物理方法制备[41，42]。氢氧化铵，洗涤剂，SDS，酸和碱是一些广泛使用的化学试剂。去垢剂通过透化和溶解细胞膜来裂解细胞，而酸和碱则溶解细胞质成分并破坏核酸[43，44]。生物学方法包括用酶（如蛋白酶和核酸酶）和螯合剂处理组织。蛋白酶，如胰蛋白酶，裂解肽并破坏细胞-基质粘附。核酸酶（如DNA酶和RNase）催化脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸链的水解裂解[41，45]。物理方法主要旨在诱导压力或温度的快速变化以破裂细胞，例如高静水压力，超临界二氧化碳和冻融循环[46]。无论如何，脱细胞过程必须温和，以避免损坏ECM的组成。

3.2. 水凝胶

水凝胶材料一般是松散交联的高分子材料，固体含量少，内部含水量大。其3D结构和生物物理特性（形状、机械强度和渗透性）与天然来源的ECM相似[47]。它目前通过3D生物打印广泛用于医疗领域，包括皮肤伤口修复[48，49，50]，骨损伤[51，52，53]，软骨损伤[54，55，56]和心脏康复[57，58，59，60]。

水凝胶主要分为两种：天然高分子水凝胶和合成水凝胶。天然聚合物水凝胶，包括明胶、胶原蛋白和透明质酸，具有高生物相容性、适度生物降解性、低免疫原性和长期稳定性等优点[60]。与天然聚合物水凝胶相比，合成水凝胶的生物相容性较差，但机械性能更好。

人们对具有显着科学和技术进步的响应式水凝胶越来越感兴趣。反应性水凝胶是暴露于特殊的外部刺激后能改变其理化性质并对其作出反应的水凝胶之一[63，64]，具有可逆性、自我修复和再生的功能，使其很好地适应不断变化的外部环境。目前，敏感水凝胶广泛应用于生物医学和材料领域，包括制备负载阿霉素（DOX）的pH响应水凝胶用于治疗癌症，温度响应水凝胶用于制造伤口修复中的3D生物打印材料，以及葡萄糖响应水凝胶用于治疗糖尿病足[65，66].此外，由于人体内部结构复杂，病变环境多样，单反应水凝胶在某些病理条件下无法完全满足治疗预期[67]，例如肿瘤引起的氧化应激和pH下降，这涉及多种条件的变化。此外，这也是为什么近年来多种响应水凝胶受到越来越多的关注，例如温度/pH双响应水凝胶和pH/氧化还原双响应水凝胶[68]。

3.3. D 多孔生物支架

与dECM和传统水凝胶相比，多孔生物支架在3D生物打印方面具有更显着的优势。由于它们的表面互连的多孔结构创造了更大的表面积，允许营养物质，废物和生物因子的大量运输，并且还促进了更广泛的细胞迁移和渗透[69]。目前有许多研究试图将3D多孔支架应用于组织工程，例如骨再生[70，71]。尽管它们有许多潜在的治疗应用，但由于缺乏解耦其结构和机械性能之间复杂相互作用的方法，尚未对3D多孔生物支架中的细胞行为进行系统的机械生物学研究[72，73]。为了解决这个问题，Jiang等人发现，冷冻保护剂DMSO可以通过调节冷冻凝胶3D多孔支架制造过程中的冰晶形成来控制孔径[72]，并且支架的刚度受聚合物冷冻凝胶过程中交联度的调节。他们选择成纤维细胞和巨噬细胞来研究机械反应性，并实现了对支架孔径和刚度的单独控制。此外，他们探索了皮下植入后对这些生物物理微调多孔支架的体内细胞反应，我们的结果强调了支架在提高再生医学治疗效果方面的潜在应用。

4.各泌尿生殖器官三维打印

力学正在成为几种疾病和病理学的关键标志。疾病中发生的机械变化和组织状态异常不仅对诊断很重要，而且对组织工程和体外模型中此类疾病的概括也很重要。关于活组织，几个力学参数具有临床意义，刚度被认为是研究中生物组织最重要和描述最好的力学参数之一。很明显，与周围的健康实质相比，肿瘤形成，衰老和代谢疾病可导致纤维化和僵硬增加。新出现的信息表明，该机械参数的改变与肾纤维化和癌症、睾丸癌、膀胱癌、前列腺癌和不孕症相关疾病和恶性肿瘤的进展有关[74，75，76]。这些信息为3D打印提供了新的策略。

近年来，三维打印技术将科学进步带入泌尿外科领域的临床实践，在手术计划、住院医师培训、患者教育方面提供了一些优势，并促进了按需创建患者特定的医疗设备、植入物或假体。其中，3D打印在泌尿科领域最常见的应用是创建特定于患者的3D打印解剖和病理模型，因为它们可以优化术前手术计划，更好地理解外科医生对病变，并最终改善患者预后[77]。具有3D打印器官模型的医患沟通模式有助于泌尿科医生获得患者同意。Wake等人进行的一项调查得出结论，术前3D打印模型有助于患者了解他们的病情和手术目的[7]。三维打印模型还弥补了传统尸体和动物训练在泌尿外科模拟中的一些空白，为完善居民的专业技能提供了低风险、低成本的机会[78]。

一些研究也证明了3D打印模型对机器人手术训练的有用性[5，79]。Bendre等人在机器人肾盂成形术模拟中使用基于3D硅的肾脏模型，使用基于80D硅胶的肾脏模型，使用全球机器人技能评估（GEARS）标准来评估住院医师在训练前后的表现[81]。此外，结果发现训练后深度感知、手术速度和信心都有显着改善。此外，大多数医疗设备都是以标准化的形状和尺寸组合制造的，这通常不能为每个患者提供最合适的产品。三维打印允许为不同的患者创建用于手术的医疗设备、仪器和工具[<>]。

5. 三维生物打印在泌尿组织工程中的应用

泌尿系统由前列腺、肾脏、输尿管、膀胱和尿道组成，是人体代谢产物最关键的排泄途径之一，调节水和盐代谢和酸碱平衡，产生多种生物活性物质，对维持人体内部环境的稳定起着重要作用。泌尿系统组织结构和功能缺陷的患者需要手术修复和重建甚至器官移植。然而，与破坏性手术不同，泌尿系统的重建手术的特点是难度，风险和并发症发生率更高。反过来，器官移植与供应不足、免疫抑制反应和并发症等问题有关。这促使临床医生和科学家开发新疗法，以改善需要器官和组织置换的主要疾病患者的生活质量[82，83]。

三维生物打印不仅可以从组织结构中准确构建受影响区域的精确模型，还可以打印各种不同的功能细胞，细胞外基质，细胞生长因子和可生物降解的聚合物支持材料。该技术甚至可以重建血管和神经，实现自体组织的最大解剖复位[84]。此外，移植替代品可以通过3D打印根据患者的个体差异进行定制，达到个性化精准医疗的目的。目前，该方法已应用于骨修复、软骨修复、心脏修复和骨盆修复，并取得了可喜的效果;因此，越来越多的研究人员正试图将3D生物打印与泌尿系统的修复和重建相结合[85，86，87]。在本节中，我们介绍了3D生物打印在膀胱，尿道，睾丸，阴道和肾脏的修复和重建中的一些最新研究和应用。本综述中讨论的3D泌尿生物打印的最新工作摘要载于表3.此外，还展示了由3D生物打印制造的不同泌尿结构，组织和器官的几个例子图3.

通过3D生物打印制造的不同泌尿组织和器官的例子：（a）3D生物打印的膀胱模型[97];（b） 3D打印的兔尿道[91];（c）3D生物打印的脱细胞阴道支架[92];（d）3D生物打印睾丸水凝胶支架[98];（e）3D生物打印的大鼠仿生肾血管支架[96]。

表3：泌尿外科3D生物打印项目，其打印技术和生物墨水制备。

5.1. 膀胱的三维生物打印
使用3D打印技术可以将正常的膀胱组织构建成细胞支架，并最终可以通过细胞增殖在体外创建定制的人工膀胱[99，100]。泌尿外科领域目前对膀胱的3D生物打印进行了相对良好的研究。Anthony等人将88名脊髓滑脱患者的尿上皮和肌肉细胞植入由胶原蛋白和聚乙醇酸复合物组成的可生物降解膀胱形支架上[<>]，然后重建自体工程膀胱结构并将其植入部分患者的大网膜包裹中。手术后尿道和肾功能恢复，没有代谢后果。此外，工程化膀胱活检显示出足够的结构结构和表型，可用于需要闭锁成形术的患者。

Chae等人开发了一种膀胱模拟平台，该平台使用膀胱特异性dECM生物墨水和3D生物打印技术结合收缩释放系统（CRS），复制了实际人类膀胱的平滑肌功能[98]。如图4A，B表明，它改善了体外3D膀胱组织的生物学功能，可作为人类疾病建模和药物测试基础研究的研究平台。Baumert等人将尿路上皮细胞和平滑肌细胞接种到小肠的球形粘膜下（SIS）基质中，然后将它们转移到大网膜中，获得膀胱体内生物反应器[101]。结果表明，与体外生物反应器相比，这种负载大网膜的体内膀胱生物反应器可使种子支架在体内成熟，血管形成丰富，在膀胱重建中具有广阔的应用前景。它的制造和植入工艺在图4c.

(a） 体外3D生物打印膀胱模型系统示意图。经参考文献[98]许可转载;（b）不同形状的3D生物打印膀胱的过程。经参考文献[98]许可转载;（c） 3D生物打印和体内膀胱生物反应器植入的程序。经参考文献[101]许可转载。

尿路上皮细胞（UC）在尿路上提供强大的通透性屏障，保护下面的组织免受尿液有毒成分的侵害。尿路上皮受损会导致几种常见的泌尿系统疾病，例如尿道损伤或狭窄、间质性膀胱炎、膀胱过度活动症和膀胱癌。Wang等人证明，分化尿液来源的干细胞（USC）来源的尿路上皮将为研究间质性膀胱炎、过度活动症、神经源性膀胱梗阻性膀胱炎提供极好的平台[102]。

然而，在所有可用于自体移植的患者中，没有足够的健康尿路上皮和光滑细胞。虽然来自骨髓、脂肪组织和骨骼肌组织的间充质干细胞也可以是泌尿系统中自体移植细胞的潜在来源;这些细胞更难诱导分化成尿路上皮细胞。为了解决这个问题，Yang等人使用兔模型，发现兔尿来源的干细胞具有很高的增殖和多能分化潜力，可以很容易地从尿液或膀胱冲洗液中分离出来[103]，从而减少了侵入性收获的需求和成本。他们还发现，兔细胞在形态、生化特性和分化能力方面与人尿源干细胞相似，这也为治疗尿道狭窄或尿道缺陷患者提供了可能的方向。

5.2. 尿道的三维生物打印
尿道从膀胱内孔开始，到尿道外口结束，负责排出体内尿液。尿道重建组织工程类似于膀胱重建，因为它们都是使用从患者活检中提取的细胞并附着在合成或天然生物支架上实现的。不同节段的尿道结构相似，其中平滑肌细胞和上皮细胞起着关键作用。很少有再生研究可以区分尿道的不同部分。

Atlantida Raya-Rivera等人成功地用自体细胞构建了工程尿道，并将其植入尿道缺陷患者体内[89]。该研究包括五名患有尿道缺陷的男孩。首先，通过耻骨上截骨术对每位患者进行活检以获得组织切片，培养这些切片以提取肌肉和上皮细胞。然后，他们将这些细胞植入管状聚乙醇酸上：聚（乳酸-共乙醇酸）支架。之后，患者接受了组织工程化的尿道管重建，研究人员对这些患者进行了72个月的随访。连续X线片和内窥镜研究表明，尿道口径保持宽，没有狭窄。尿道活检显示，工程移植物在植入后3个月出现正常外观。此外，他们发现工程尿道在结构上是正常的，没有异常的组织学变化，并且在临床环境中保持功能长达6年。

Huang等人使用明胶海绵制备了一种新型3D多孔细菌纤维素（BC）支架，以干扰BC发酵过程，并将来自舌粘膜的兔舌角质形成细胞接种到支架上植入兔体内[90]。结果表明，该支架与兔舌角质形成细胞具有生物相容性，可在很大程度上促进尿道组织再生而不会引起炎症反应，证实了舌角化细胞的3D多孔BC可能是尿道重建的有前景的替代支架。Zhang等人发现，由PCL和PLCL聚合物制成的多孔螺旋支架具有高渗透性[91]，他们的尿道3D生物打印过程呈现在图5.研究表明，PCL和PLCL聚合物制成的支架多孔螺旋支架的结构和力学性能接近天然兔尿道，从而促进了打印的上皮细胞与支架两侧平滑肌细胞的接触。更重要的是，装有水凝胶的膀胱上皮和平滑肌细胞为细胞生长提供了更好的微环境。这些结果为未来3D生物打印尿道的研究奠定了坚实的基础。

兔尿道的三维生物打印过程：（a） 使用聚合物和含有细胞的水凝胶进行3D生物打印;（b） 3D生物打印的兔尿道模型;（c） 用聚合物喷嘴对支架部件进行3D生物打印;（d） 尿道模型中的水凝胶正在交联;（e） 培养基中的尿道模型;（f） 带有两个注射器的3D生物打印机。经参考文献[91]许可转载。

然而，大多数用于泌尿器官重建的管状胶原支架通常缺乏径向和可逆扩张的能力。为了解决这个问题，Versteegden等人生产了一种具有固有径向弹性的新型胶原蛋白管状支架[92]。他们利用管状空心器官腔内折叠的原理，通过使用星形心轴、3D打印夹具和细胞相容性进行原位固定来引入形状恢复效果。在准备好的支架中有一个闭合的静止管腔，当腔压增加时，例如当液体通过时，管腔可以以星形打开。一般来说，这种支架的产生对泌尿系统中管状器官的再生具有重要意义。

5.3. 睾丸的三维生物打印
对睾丸3D生物打印技术的研究相对较少。对于睾丸发育不全、双侧睾丸小和严重双侧睾丸萎缩的患者，其治疗基于自体或同种异体移植。一些研究表明，用于儿童癌症治疗的化疗和放疗可以不可逆转地影响成年期的生育能力，冷冻保存的未成熟睾丸组织移植（ITT）可能是恢复这组年轻男孩生育能力的一种有希望的策略，因为青春期前的男性不会产生精子。然而，无论采用何种冷冻保存方法，ITT移植后精原细胞的数量均显著减少[72]。为了解决这个问题，Poels等人将ITT嵌入装有VEGF纳米颗粒的水凝胶中，并通过免疫组织化学评估了生精小管的完整性、造血重建和精子恢复[93]。结果表明，含有纳米颗粒生长因子的海藻酸盐水凝胶具有显著较高的精子恢复率，在组织移植方面具有促进冷冻保存的潜力。

一些研究表明，睾丸支架可能是构建人工睾丸和保持患者生育能力的替代方法。Zahra等人通过对RAMS的睾丸组织碎片进行去细胞化并将提取的T-ECM与藻酸盐和明胶相结合，打印了睾丸水凝胶支架[99]。然后，他们表征了支架的形态、机械性能和生物学特性。结果表明，含5%ECM的水凝胶是最适合睾丸细胞培养的支架，细胞粘附性强，对精原干细胞具有较高的细胞生物相容性。这种支架可作为制备人工睾丸的仿生材料，在生殖医学中可能具有一定的应用意义。移植后胶原蛋白支架提供高生物相容性，没有任何炎症迹象，完全符合临床使用要求。进行更多的研究以确认进一步限制精子丢失的方法非常重要，同时证明其分化能力。

5.4. 阴道的三维生物打印
对于先天性缺席、阴道闭锁、阴道狭窄或损伤一直遭受巨大心理和身体疼痛的患者，迫切需要阴道重建。传统的阴道重建技术使用非阴道组织，其形态和组织学与正常阴道非常不同，因此细胞活力低和结构粗糙。幸运的是，3D生物打印有望解决这些问题。Hou等人将含有15%明胶和3%海藻酸钠的猪无细胞阴道基质（AVM）转化为生物墨水，并表征了其粘度和形态[94]。此外，研究人员随后将骨髓间充质干细胞嵌入3D支架中，并将其移植到大鼠体内。结果表明，仿生三维阴道组织表现出良好的上皮化、血管化和生物相容性。

5.5. 肾脏的三维生物打印
肾脏成对扁豆形器官，红褐色，位于腹膜后脊柱两侧的浅窝中。该器官由超过一百万个肾脏单位组成，每个单位由三部分组成：肾小球、肾囊和肾小管。肾脏的基本功能是产生尿液以清除体内的代谢物和某些废物和毒素，并通过重吸收保留水和其他有用物质，以调节水和电解质平衡，维持酸碱平衡。肾脏还具有内分泌功能，产生肾素、促红细胞生成素、活性维生素D3、前列腺素等。然而，由于饮食问题、尿路感染和处方药使用增加，急性或慢性肾脏疾病的发病率最近正在增加，这继续促使研究人员探索肾脏三维结构的构建，以改善、恢复或替换其部分或全部功能[96，104，105]。

回旋的近端小管是肾脏中最脆弱的成分之一，因为近端小管参与肾小球滤液的重吸收和代谢物的分泌，导致高浓度的药物代谢物积聚在近端小管中。Kimberly等人利用3D打印技术成功地在肾脏体外构建了近端小管[95]。这些回旋的近端小管由近端小管上皮细胞（PTEC）包围的开放管腔结构组成，嵌入由明胶-纤维蛋白水凝胶制成的细胞外基质中，并安置在可灌注的组织芯片内，在那里它们受到生理剪切应力。扫描电镜和一系列生化反应表明，这些人工近端小管与正常人近端小管具有基本相同的生理功能。综上所述，这些3D打印的小管可用于分析药物代谢并辅助体外透析。

Little等人创造了肾脏微器官，为肾细胞的产生提供了经济来源[105]。然而，需要不断改进大小、结构和功能，以实现替代肾组织的目标。其中，血管形成是影响植入式3D肾脏构建体在体内存活和整合的主要障碍之一。肾脏依靠复杂的三维血管网络来维持其正常的生理活动，但这些网络网络的复杂性质使得天然血管的复制变得困难。

为了应对这一挑战，Jennifer等人开发了一种基于血管腐蚀铸造技术的仿生肾血管支架[98]。他们用10%聚己内酯（PCL）灌注大鼠肾脏，然后进行组织消化。腐蚀的PCL的铸件表面覆盖着胶原蛋白，然后将PCL从胶原蛋白涂层内去除，只留下一个基于中空胶原蛋白的仿生血管支架。之后，将制备的支架用MS1内皮细胞涂层进行血管化，然后粘合到3D肾脏结构上并植入裸鼠的肾皮层中。结果表明，这种新型血管支架有效改善了血管化，MS1涂层支架中加入人肾细胞进一步增强了植入支架内肾小管结构的血管化和再生。因此，使用这种支架可以极大地解决与血管形成相关的挑战，并且可能是慢性肾病患者肾功能部分增强的理想治疗策略。

尽管3D生物打印理论上可以生产用于移植的人造肾脏，但由于与膀胱和尿道相比，肾脏的组成和结构更为复杂，因此该领域的研究仍处于起步阶段。

6. 挑战与展望
尽管3D生物打印技术在过去几十年中取得了成就，但在泌尿外科应用中的器官和组织的制造仍然存在许多挑战。首先，3D数据重建必须准确，3D生物打印成本普遍较高，难以实现广泛应用。其次，培养和获取种子细胞进行印刷比较困难，需要具有丰富细胞培养经验的技术人员。第三，用于印刷的支撑材料不仅要具有良好的生物相容性和生物力学性能，还要满足泌尿系统的特定结构要求。第四，需要特殊的3D打印机和喷嘴来保持细胞和细胞因子的存活。最后，制备含有血管的功能性3D生物打印组织仍然是3D生物打印面临的挑战之一。因此，需要进一步的研究和探索，以利用3D生物打印技术的优势，并使新的移植替代品可用于临床。