3Dバイオプリント – HiSoUR 芸術文化美術歴史

三次元（3D）バイオプリントは、細胞、成長因子、および生体材料を組み合わせて、自然の組織特性を最大限模倣する生物医学的部品を作製するための3D印刷および3D印刷様技術の利用である。一般に、3Dバイオプリントは、生物学的結合として知られている材料を堆積させるための層ごとの方法を利用して、後に医療および組織工学分野で使用される組織様構造を作製する。バイオプリントは、幅広い生体材料をカバーしています。

現在、バイオプリンティングを使用して組織や器官を印刷し、薬物や薬の研究に役立てることができます。しかし、新興の革新は、細胞または所望の組織または器官を生成するために層ごとに3Dゲル層に沈着した細胞外マトリックスのバイオプリントから広がっている。 3D印刷の人気の最近の爆発は、この技術の約束と、研究と再生医療におけるその大きな有用性の証です。さらに、3Dバイオプリントは足場の印刷を組み込み始めています。これらの骨格は、関節および靱帯を再生するために使用することができる。

定義
3Dバイオ印刷は、細胞機能および生存能力が印刷された構築物に保持される3D印刷技術を使用して、閉じ込められた空間内に細胞構造を作製するプロセスである。一般に、3Dバイオ印刷は、時には生物学的エンジニアリングと呼ばれる材料を堆積させるための層毎の印刷方法を使用して、医療技術および組織の分野で使用される天然の生物学的組織に類似した構造を作成する。幅広い種類の材料。現在、バイオ印刷は、特に医薬品研究のために、組織および器官を印刷するために使用することができる。この技術に関する最初の特許は2003年に米国で出願され、2006年に付与された。

バイオプリンティングは、医学、工学、コンピュータサイエンス、遺伝子工学など多くの分野のインタフェースにあります。生物学的組織は、有機および無機の細胞外マトリックスと細胞によって形成される軟組織からなる硬組織からなります。生存細胞物質は幹細胞から印刷されています。それは連続的な層を形成し、重ね合わせる際に3次元の生物学的組織を構成するであろう生物学的インクの液滴中に沈着する。生物学的インキを製造するには、患者の幹細胞を使用することができます（幹細胞は1ミリメートルの組織を作るのに数百万を要します）。幹細胞は、室温で修飾され得る特定の培地に懸濁される。織物が印刷される支持体は、従来のプリンターの紙と比較することができるコラーゲンの薄い層（人体中の最も豊富なタンパク質、組織凝集を担う）である。バイオプリンターは、細胞や生体物質に加えて、生存環境、運動性および細胞分化の環境を促進するために、広範囲の生化学物質（すなわち、ケモカイン、成長因子、接着因子またはシグナル伝達タンパク質）も組み込む必要があります。

3Dバイオ印刷によって布帛を印刷する場合、いくつかの段階を区別することができる。これらの3つの連続した技術的ステップは、前処理、処理（印刷）および後処理である。
デザインは元の組織とほぼ同じですが、最初のステップで表現された特性に従って、幹細胞をレイヤーごとに印刷する方法を定義するモデルのコンピュータデザインです。このステップは、実行されるアクションをプリンタ言語に翻訳する特別なソフトウェアを介してプリンタをプログラムする第3のステップと組み合わされる。これらの2つのステップは、プラスチック3Dプリンタからオブジェクトを設計するために実行されるステップに類似しています。
使用される技術によって異なる、プリンタによるファブリックの自動印刷。

バイオ印刷における2つの重要なパラメータは、密度および解像度である。細胞の密度は生物学的インキの密度である。それが低すぎる場合、最終段階はうまく行かず、布は実行可能ではありません。解像度は、セルがプリンタによって配置される精度です。精度が最適でない場合、細胞の所定の構造は尊重されず、組織は正しい形状を有さず、同時に細胞の発達の最終段階の良好な進行を妨げる。

最後のステップは、印刷された織物の成熟です。これは、組み立てられた細胞が進化して相互作用して、凝集性のある生存可能な組織を形成する段階である。バイオリアクター内での印刷後処理の間に、組織は、移植のための組織の強度および機械的完全性を増加させる多段階血管新生および神経支配の発生を含む急速な成熟を経験する。インキュベーション中に配置された組織は、組織が形成されて一貫性のある組織を形成する。この段階は印刷後約48時間後に始まり、布のサイズに応じて数週間続きます。成熟段階では、印刷後の時間次元が不可欠であるため、4D印刷について話すことができます。

バイオリアクターは、対流性栄養素を提供し、微小重力環境を作り、細胞内の溶液の循環を促進することによって、組織発達の助けとなる環境を提供することによって機能する。異なるタイプの組織に適した異なるタイプのバイオリアクターがあり、例えば、圧縮バイオリアクターは軟骨組織に理想的である。

テクノロジー
人工臓器の製造のための3D印刷は、生物工学の研究の主要な課題となっている。 3D印刷製造技術がますます効率的になるにつれて、人工器官合成におけるそれらの適用性がより明らかになっている。 3D印刷の主な利点は、高度に解剖学的精度が得られるだけでなく、カスタマイズ可能な複雑な構造の大量生産能力です。 3Dバイオ印刷は、細胞、生化学物質の組成、空間分布、構造精度を精密に制御し、印刷された織物や器官の最終的な形状、構造、微細構造、構造を詳細に、または個別に再構成することができます。

非生物学的3D印刷と比較して、3Dバイオ印刷は、材料選択、細胞タイプ、増殖および分化因子、細胞感受性に関連する技術的課題など、複雑さのさらなるレベルを誘発する。リビングとファブリックの建設。

3D印刷を使用する印刷機関は、様々な手法を用いて実施することができ、各々は、特定のタイプの器官の生産に合わせて特定の利益をもたらす。

従来の組織工学的アプローチは、細胞をマトリックス足場、すなわち相互連結した細孔ネットワークを含む固体支持構造上に播種することであった。この構造は、合成された組織の形状および機械的特性を維持しなければならず、細胞増殖のための基質を提供することによって細胞付着を補助しなければならない。 3D印刷技術は、生存細胞の同時播種および生体材料構造の層内での作成を可能にする最近の技術革新である。

3つの最も一般的な3Dバイオ印刷技術は、レーザー印刷技術、マイクロ押出技術およびインクジェット技術である。これらの技術に加えて、ケンブリッジの研究チームは、細胞の大きさの精度で液滴を噴出させる波がバイオエンジニアを振動させる音響プリンタを開発しています。今日、インターネット上では、TeVido BioDevicesサイトで紹介されているように、オフィスプリンタタイプのHPから自分のバイオプリンタを作る方法について説明しています。

それぞれの技術は、硬質生物組織工学および器官の印刷に長所と短所を持っています。人体の硬組織には、骨、歯および軟骨が含まれ、いくつかのタイプの単細胞およびかなりの割合の有機および無機細胞外マトリックスからなる。

レーザー印刷
この最新の技術はボルドーのINSERMで10年の研究を必要としました。この技術は、レーザーの原理に基づいています。レーザーは鏡によって導かれ、レンズを通過し、焦点を合わせ、カバーガラスに衝突し、その上に生物学的インクのフィルムが置かれる。レーザー/カートリッジ相互作用の間に、5ミクロンの精度で小さな数の細胞を支持体上に含むマイクロドロップを滴下する。印刷は十分速いです。実験は生体内の印象（生きている人の皮膚に直接）のおかげで、マウスでも機能することを示しています。セルのパターンは、毎秒10,000パルスのレーザ走査によって得られ、各パルスは微小液滴を生成する。この技術は、マイクロドロップ当たり50セルまでの単一性（セルごとのセル）の分解能を有する唯一の技術である。この精度により、複雑な生体組織を皮膚サンプルなどの3次元で再現することが可能になります。

レーザープリンティングは、解像度と密度（約108細胞/ mlの生物学的インキ）を組み合わせ、複数の利点をもたらします。レーザーバイオプリンティングの利点の3つは、95％以上の細胞生存率、廃棄物の削減、機械的ストレスのないことです。これは、パルスの短さ、数ナノ秒のために、細胞の温暖化を最小限に抑え、その「ストレス」を減少させるためです。しかし、印刷された織物の生存能力は、細胞に加わる応力に依存する。細胞ができるだけ「分解」されていることが重要です。

しかし、機械がまだ多くの層のセルを整然と積み重ねていないため、準備時間が長く、印刷コストもかからないため、いくつかの要因が改善されています。

インクジェット
この技術は、特にTedivo Biodevices DIYプリンターで使用されています。イギリスのマンチェスター大学で働くのはこの技術です。インクジェットプリンタは、液体含有セル（バイオインク）の微小液滴を投影するプリントヘッドで動作する。液滴の吐出は、熱（熱）または圧電プロセス（機械的応力の作用下でのインクの電気分極）によって引き起こされる。インクは20℃で液体であるが、温度は36℃でゲル化する。このプロセスは、3Dプラスチックプリンタのプロセスに最も類似しています。

この技術は、準備時間とコストを最小限に抑えて、最も手頃で使いやすいものです。印刷時間が短く、細胞の生存率が85％を超えるが、解像度が悪く、細胞発達が悪い。さらに、密度も管理が困難で、しばしば低すぎたり、非常に低い（約106細胞/ ml、レーザープリンターの100倍少ない）。これらの欠点は、複雑なファブリックを印刷するのに適していない現時点では、印刷されるセルのおかげでパターンを印刷する役割しか果たさない。

マイクロ押出
マイクロ押出（バイオ押出とも呼ばれる）は、ミズーリ大学と共同で開発したプリンターNovogen MMXを使用して、2005年に開発した米国の会社、Organovoによって工業化された唯一の方法です。

このプリンタは2つのプリントヘッドで動作します。ゲルと他の細胞を沈着させる。細胞をマイクロシリンジに押し込み、針を用いて沈着させる。これらの層は交互に堆積され、ヒドロゲル層（水混合物）、次いで細胞の層が続く。ヒドロゲルは、足場と同様に、細胞層のアセンブリを構築するために使用される。次いで、ヒドロゲルを熟成段階の間に溶解させ、細胞を融合させる。バイオエクストラクトは、高密度を得ることを可能にするが、平均分解能（5マイクロメートルから数ミリメートルの範囲）を有する。準備時間は、他の手法と比較して平均ですが、印刷時間が長くなります（非常に遅い）。このタイプのプリンタのコストは中程度であり、細胞の生存能力（印刷後および成熟段階で「生存」する能力）は40〜80％であり、この速度は他の技術に比べて低く、この点は依然として改善されました。

ハイブリッド技術
これらの技術は今日では可能性が限られていますが、一部の研究者は「ハイブリッドプリンタ」を検討しています。この技術は試験段階にとどまっているが、米国の研究者は、生分解性ポリマー（1つ以上の原子または原子団の繰り返しによって特徴づけられる分子からなる物質、天然の合成または人工）軟骨を形成する。

バイオプリンタ
市場にはさまざまなバイオプリンタがあります。 BioBot 1の価格は10,000ドルからEnvisionTecの3D-Bioplotterの200,000ドルです。 Aether 1バイオプリンタは、2017年から9,000米ドルの価格で販売される予定です。実際には、研究者はしばしば独自の実験的バイオプリンタを開発する。

プロセス
3Dバイオプリントは、一般に、プレバイオコレクション、バイオプリント、およびバイオプリントの3つのステップに従う。

プレバイオプリント
プリバイオプリントは、プリンタが後で作成するモデルを作成し、使用する材料を選択するプロセスです。最初のステップの1つは、器官の生検を取得することです。バイオプリントに使用される一般的な技術は、コンピュータ断層撮影（CT）および磁気共鳴イメージング（MRI）である。レイヤーごとのアプローチで印刷するために、断層写真再構成が画像上で行われる。今の2D画像はプリンタに送信され、作成されます。イメージが作成されると、特定のセルが分離され、乗算されます。これらの細胞は、次に、酸素および他の栄養素を供給して生きた状態に保つ特別な液状物質と混合される。いくつかのプロセスでは、細胞は直径500μmの細胞スフェロイド内に封入される。この細胞の凝集は、足場を必要とせず、押出のようなプロセスのための管状の組織融合に配置するために必要とされる。

バイオプリント
第2のステップでは、バイオリンクとして知られている細胞、マトリックスおよび栄養素の液体混合物をプリンタカートリッジに入れ、患者の医学的スキャンを用いて沈着させる。バイオプリント前組織がインキュベーターに移されると、この細胞ベースの前組織は成熟して組織になる。

生物学的構築物を作製するための3Dバイオプリントは、典型的には、組織様三次元構造を生成するための連続的な層ごとのアプローチを使用して、生体適合性の足場上に細胞を分配することを含む。 3Dバイオプリントによって作られた肝臓や腎臓などの人工器官は、手術血管、尿収集用細管、およびこれらの器官に必要な数十億個の細胞の増殖など、身体に影響を及ぼす重要な要素が欠けていることが示されています。これらの成分がなければ、身体は、内部に必須の栄養素と酸素を溜める方法がありません。体内のすべての組織が自然に異なる細胞型で構成されていることを考えると、これらの細胞を印刷する多くの技術は、製造プロセス中の細胞の安定性と生存性を保証する能力が異なります。セルの3Dバイオプリントに使用される方法のいくつかは、フォトリソグラフィー、磁気バイオプリンティング、立体リソグラフィー、およびダイレクトセル押出成形である。

ポストバイオプリント
ポストバイオプリントプロセスは、生物学的材料から安定した構造を作り出すために必要である。このプロセスが十分に維持されないと、3D印刷物の機械的完全性および機能が危険にさらされます。目的を維持するためには、機械的刺激と化学的刺激の両方が必要である。これらの刺激は、組織のリモデリングおよび成長を制御するために細胞にシグナルを送る。さらに、最近の開発において、バイオリアクター技術は、組織の急速な成熟、組織の血管新生、および生存移植の能力を可能にしている。

バイオリアクターは、対流栄養素の輸送、微小重力環境の作成、細胞内を流れる溶液の圧力の変化、動的または静的負荷のための圧縮の追加のいずれかを行います。各タイプのバイオリアクターは異なるタイプの組織に理想的です。例えば、圧縮バイオリアクターは軟骨組織に理想的です。

バイオプリントアプローチ
この分野の研究者は、適切な生物学的および機械的特性を備えて構築された生体器官を作製するためのアプローチを開発してきた。 3Dバイオプリントは、3つの主なアプローチに基づいています。生体模倣、自律的自己組織化、およびミニティシュビルディングブロック。

生体模倣
バイオプリントの第1のアプローチは、生体模倣と呼ばれる。このアプローチの主な目的は、人体の組織や器官に見られる自然な構造と同一の構造を作り出すことです。生体模倣は、器官および組織の形状、枠組み、および微小環境の重複を必要とする。バイオプリンティングにおける生体模倣の応用は、同一の細胞および細胞外の器官の両方を作り出すことを含む。このアプローチが成功するためには、組織をミクロスケールで複製する必要があります。したがって、微小環境、この微小環境における生物学的力の性質、機能的および支持細胞型の正確な構成、溶解性因子および細胞外マトリックスの組成を理解することが必要である。

自律的自己集合
バイオプリントの第2のアプローチは、自律的自己組織化である。このアプローチは、興味のある組織を複製するモデルとしての胚性器官発達の物理的プロセスに依存する。細胞が早期に発達すると、必要な生物学的機能とマイクロアーキテクチャを提供するために、独自の細胞外マトリクス構築ブロック、適切な細胞シグナリング、独立した配置とパターニングが作成されます。自律的自己集合は、胚の組織および器官の発生技術に関する特定の情報を要求する。進化する組織に似て融合と細胞の配置に従う自己組織化スフェロイドを使用する「足場フリー」モデルがあります。自律的自己組織化は、組織形成の基本的な推進因子として細胞に依存し、ビルディングブロック、これらの組織の構造的および機能的特性を導く。それは、胚組織のメカニズムがどのように発達するか、およびバイオプリントされた組織を作るために囲まれた微小環境をより深く理解することを要求する。

ミニティッシュ
バイオプリンティングの第3のアプローチは、ミニミシンと呼ばれる生体模倣アプローチと自己組織化アプローチの両方を組み合わせたものです。器官および組織は、非常に小さな機能的構成要素から構築される。ミニティッシュアプローチは、これらの小片を取り、それらをより大きなフレームワークに製造し、配置する。

プリンタ
通常のインクプリンタと同様に、バイオプリンタには3つの主要コンポーネントがあります。これらは、使用されるハードウェア、バイオインクの種類、および印刷される材料（生体材料）である。バイオインキは、生きた細胞から作られた物質で、液体のように振る舞い、人々が所望の形状を作るためにそれを「印刷」できるようにする。バイオインクを作るために、科学者は、バイオペーパーとして知られているゲルを含む別のカートリッジとともに、特別に設計されたプリンタに挿入される」と述べている。

バイオプリントでは、使用されている3つの主な種類のプリンタがあります。これらは、インクジェット、レーザーアシスト、および押出プリンターです。インクジェットプリンタは主に、高速および大規模製品のバイオプリントに使用されます。ドロップオンデマンドインクジェットプリンタと呼ばれるインクジェットプリンタの1つのタイプは、正確な量で材料を印刷し、コストおよび廃棄を最小限に抑える。レーザを利用するプリンタは、高解像度印刷を提供する。しかしながら、これらのプリンタはしばしば高価である。 3Dプリンターのように、押し出しプリンターはレイヤーごとにセルを印刷し、3Dコンストラクトを作成します。単なる細胞に加えて、押出プリンターはまた、細胞が注入されたヒドロゲルを使用してもよい。

応用
近年、再生医療の分野では、生物学的組織の機能代替物を生産する能力がかなり進歩しています。 10年以上前から生体細胞や生体材料（通常はヒドロゲル）がバイオ印刷によって印刷されてきたが、細胞外マトリックスやマイクロエンジニアリングに基づく29の従来の手法は、正確な生体模倣特性を有する組織を生産する能力に限界がある。

2013年に、Organovoはバイオ印刷技術によって人間の肝臓を生産しました。しかし、身体は移植には適しておらず、主に薬物のスクリーニング手段として使用されていた30。

2017年のバイオ印刷の利用
Bioprintingは既に生きた構造を作り出すことを可能にします。細胞生物は世界中の多くの研究所で印刷されており、細胞組織は生存可能であり、バイオ印刷は細胞分化に影響を与えない。いくつかの技術は、いくつかの成功を収めて医療に適用されています。 3Dバイオ印刷は、多層スキン、骨、血管グラフト、気管プロテーゼ、心臓組織および軟骨構造を含むいくつかの組織の製造および移植に既に使用されている。

複雑な臓器の印刷は、世界中の激しい研究の対象です。例えば、心臓、膵臓、肝臓または腎臓の場合。 2017年以降、この研究はまだ移植に至っていない。

2017年5月、研究者らはマウスの卵巣を生産するためにバイオインパクトを利用した。人工卵巣を移植された滅菌マウスは、正常に健康な仔マウスを排卵させ、送達し、飼育することができた。研究は、3-D印刷の助けを借りてこのような結果を達成した最初のものです。

皮膚の現在の進歩。
研究者らは、ケラチノサイト（皮膚の表面層の細胞と表面体の成長：爪、髪、髪）とコラーゲンの異なる構造と細胞型を印刷することができました。

2010年、ボルドー研究所は小さな穴のある生きているマウスの頭蓋骨に直接骨細胞を印刷して（骨組織を更新して統合する）ことができました。患者に直接印刷する場合、インビボで印刷することを述べる。研究者らは、後で印刷される間葉細胞を除去することによって、骨の一部および皮膚の一部を印刷するために同じ原理を使用した。間葉細胞は、軟骨、骨および脂肪などの骨格組織に属するいくつかのタイプの細胞を産生することができる。それらは、胚の間葉中に、そして成体ではごく少量で見出される。博士ファビアン・ギュルモット博士は、マウスの最初の検査についてコメントしました。「得られた結果は非常に決定的であり、印刷された細胞はすべての機能を保持し、印刷後2ヵ月まで増殖しました。ドイツ：布は拒絶反応なしに動物の傷を修復する。

米国企業のOrganovoは、医療調査のために印刷された皮膚サンプルを販売しています。これらの機能的な有機組織は、治療の効果および疾患への影響を試験するために製薬会社によって使用される。同社は病気の組織とその進化をよりよく理解するために疾患組織のモデルを印刷している。目標は薬物分子の有効性を試験し、臨床試験のコストを削減することでもある。大規模な化粧品グループはまた、マーケティングの前にケアの毒性を評価し、2013年から欧州で禁止されている動物試験の代替品を見つけるためにサンプルを使用しています。

重要な器官のための現在の進歩
印刷された組織の血管新生の問題を克服するための新しい技術が開発されている。 1つの技術は、例えば、コラーゲンおよび他の生物繊維を含む軟質組織を、ヒドロゲルホルダーに実際に印刷する。プリントされた織物は、セルおよび構造を損傷することなく支持体を溶融することによって回収される。この原則に従えば、大腿骨、冠動脈、血管および胚の心臓のモデルは既に正常に印刷されている。これらの細胞組織は、器官を酸素化するために必要であるが、ヒトではまだ試験されておらず、肝臓、肺または心臓などの器官の完全な血管新生を可能にしない。

脈管構造の進歩により、小型の臓器を作ることが可能になりました。例えば、オルガノボは、肺および心臓の筋肉片などの様々な種類の複雑な組織を印刷することを実験してきた。彼女は実験室から5日間生き延びた腎臓（厚さ1mm×幅4mm）を作った。彼らはまた、40日間機能を維持した再構成ヒト肝臓を作製した。この肝臓サンプル（厚さ3mm×厚さ0.5mm）は、酵素、タンパク質、コレステロールを生成することができました。これは、起こりうる交換によって臓器の寿命が増します。同様に、中国の研究者は、現在4ヶ月に制限されている腎臓を発症する。

「組織を肝臓のように振る舞うという事実は、それが薬物で検査され始めると、そのように行動し続けることを示唆している」と、OrganovoのCEO、Keith Murphyは言う。最近では少なくとも42日間機能している肝臓組織を商業化しています。これらの器官サンプルは医学的研究を目的としていますが、これまでのところ生物とは一体化していません。

ハーバードの研究者は2016年10月に、統合センサーを搭載した世界初のオンチップ・ハートをバイオ印刷しました。微小生理学的システムであるこの装置は、ヒト組織の挙動を模倣する。この完成は、このチームによって製造された肺、言語およびオンチップ腸と比較して、最も洗練されたオルガン・オン・チップです。このバイオ印刷オーガン・オン・チップ・アプリケーションの開発は、動物実験に対する医学研究の依存を減らすことができます。

その他の団体
英国ケンブリッジ大学の研究者らは、バイオプリンターを通してラットの網膜に神経細胞を再形成する能力を発表した。プリンターは、ラット幹細胞から神経節細胞カートリッジおよびグリア細胞カートリッジを会合させることができる。この移植により、動物は視力の大部分を回復し、拒絶反応のリスクを排除することができました。そして、2013年4月、プリンストン大学の科学者たちは、生体細胞とナノ粒子を軟骨の中に成形されたアンテナと組み合わせて、耳鳴りを感じました。このようにして作られた耳は、自然な人間の耳に聞こえない無線周波数を聞くことができます。

コロンビア大学の科学者たちは、バイオ印刷された歯や関節の創造に取り組んでいます。例えば、このチームは、ラットの顎に印刷された3D構造から作成された切歯を埋め込んだ。 2ヶ月で、インプラントは新しく形成された歯や骨を支える靭帯の成長を可能にしました。研究チームはまた、バイオプリントした股関節骨をウサギに移植した。ウサギは数週間後に新しい関節で歩行を開始した。

課題
印刷可能な臓器の生産においては画期的な進歩が見られたが、特に複雑な臓器に関する臨床的実施にはさらなる研究開発が必要である。生物学的印刷に必要とされる細胞増殖は、マーカーおよび天然の生物学的プロセスを欠く人為的および制御された環境で行われる。これらの特性の欠如は、しばしば、適切な形態および細胞分化の発達を阻害する。存在する場合、これらの条件は、印刷された臓器がインビボでの条件をより正確に模倣することを可能にし、細胞34から形成される単純な足場として考えられる生物学的成長とは反対の構造および適切な機能を採用する。解決済みのもの：

血管新生：例えば、皮膚35のような基本的な細胞組織を作ることは可能ですが、複雑な器官を作ることは不可能です。実際、科学者は細長い管状であり、プリンタの精度が低すぎるため、毛細血管のような血管を再現することはできません。したがって、細胞は酸素とグルコースを与えられず、非常に迅速に死ぬため、あらゆる器官の印象は不可能です。さらに、今までに印刷された細胞の皮膚組織は血管新生されず、したがって移植に適していない。細胞組織は、その厚さが400ミクロンを超えると直ちに血管新生する必要がある。
神経系：神経系は非常に複雑です。神経がなければ、作成された筋肉は操作できず、移植できません。
多能性細胞：バイオ印刷は多量の多能性細胞を必要とする。
印刷された細胞の生存時間：今のところ、印刷された生地は自然環境にないので、生存時間が長くなりません。例えば、Organovo社は4mm×1mmの小型腎臓を印刷したが、わずか5日間しか生存しなかった。
価格：ハイエンドの機能的な生物学的プリンタのコストは非常に高価なままなので、小さな研究所や病院ではほとんど入手できません。確かに、生物学的なプリンタは数十万ユーロの費用がかかります。
臓器の複雑な構成：例えば、腎臓は、血液濾過と尿生成を提供する100万個のネフロンで構成されています。各ネフロンは、4種類の細胞からなる糸球体そのものなどの複数のサブユニットで構成されています…この組織は、レイヤーごとに印刷することは非常に複雑です。
重大性：印刷物として最も知られている生物学的技術であっても、科学者は重力のために層ごとに組織を印刷しなければならず、大きな体の形成が自重で崩壊し、分子構造を変形させる。
科学的知識：これはおそらく、複雑な臓器の開発と印刷に最も大きな障害となります。人体に対するグローバルな知識の欠如は、神経系や体の形態形成などのいくつかの領域で感じられます。