用于 3D 生物打印的水凝胶市场——按水凝胶类型、生物打印技术、应用和最终用途划分——增长预测，2025-2034 年

3D生物打印水凝胶市场规模

全球3D生物打印水凝胶市场在2024年估计为2.75亿美元。预计该市场将从2025年的3.356亿美元增长至2034年的8.864亿美元，复合年增长率为11.4%，据Global Market Insights Inc.最新发布的报告显示

• 生物相容性3D水凝胶是一种柔软的含水材料，用作生物打印的生物墨水，以打印成三维结构以支持活细胞。这些凝胶能反映组织的自然状态，保持水分和营养物质，使细胞在打印后能够正常生长和功能发挥。其凝胶状特性使水凝胶能够通过3D打印机轻松成型和分层，以构建复杂组织，用于医学研究、药物测试或再生医学
  
• 组织工程和再生医学的需求迅速推动了3D生物打印水凝胶市场的增长。随着个性化医疗治疗、器官移植替代方案和药物测试平台的重要性日益提高，水凝胶为在实验室中构建功能性生物相容性组织提供了有前景的途径
  
• 生物打印技术的发展以及生物技术和医疗保健领域之间研究投资的增加和合作，推动了创新并扩大了基于水凝胶的生物墨水的应用范围，进一步推动了3D生物打印水凝胶市场的增长
  
• 近期生物打印技术的进步，主要是挤出式和激光辅助打印，使得细胞负载水凝胶的精确定位成为可能，从而创造复杂组织。这些技术推动了水凝胶在3D生物打印中的应用
  
• 增强的交联方法，如紫外线照射和离子交联，使得打印后水凝胶能够快速固化，同时保持其形状并维持细胞活性。机械强度更强且与水凝胶更具生物相容性的生物墨水配方也是使该技术在医疗或研究应用中更加可靠和有效的关键因素
  

3D生物打印水凝胶市场趋势

• 个性化医疗应用需求的增加显著影响了水凝胶3D生物打印市场的增长。随着医疗保健迅速向个性化药物转变，为个别患者打印特定组织和器官的未来变得至关重要
  
• 水凝胶为活细胞提供了适宜的环境，因此可以为该人的生物特征设计定制植入物和模型。因此，随着生物打印响应精准治疗的需求，以提高疗效并最小化排异风险，这代表了进一步的增长
  
• 将先进的交联技术整合到水凝胶生物墨水中，性能更好，并允许在生物打印中更广泛采用。通过光交联和酶交联等交联技术，可以在保持形状的同时快速固化打印结构，而不会损害嵌入的细胞。这些创新增强了生物打印组织的机械稳定性和功能，进一步允许更复杂和持久的构建。因此，这些创新在扩展水凝胶用于研究和临床应用方面具有高度相关性
  
• 再生医学应用的扩展持续推动水凝胶基生物打印需求。水凝胶代表良好的支架，模拟天然细胞外基质，支持细胞生长和组织再生。投资和临床兴趣推动其在伤口愈合、软骨修复或器官再生等领域的应用。这一应用范围的扩大对推动水凝胶在3D生物打印市场至关重要，越来越多的治疗依赖生物打印组织来修复或替代受损的生物结构。
  
• 多材料生物打印的发展正在改变水凝胶3D打印的能力，通过允许同时沉积多种生物墨水。在异质组织构建中，多种材料反映了天然器官的复杂性，并在一个打印件中具有不同的机械和生物学特性。多材料打印的关键技术为组织工程带来了新的机遇，使得越来越逼真的构建和材料在水凝胶生物打印领域的应用成为可能。
  

水凝胶在3D生物打印市场分析

根据水凝胶类型，市场被细分为天然水凝胶、合成水凝胶和混合系统。天然水凝胶在2024年的市场价值为1.682亿美元。

• 在水凝胶类别中，天然水凝胶的增长最为显著，主要归因于其改善的生物相容性和与天然细胞外基质的相似性。胶原蛋白、明胶和藻酸盐等材料在组织工程和再生医学中广受青睐，因为它们具有支持细胞附着、增殖和分化的特性。
  
• 合成水凝胶如聚乙二醇（PEG）和混合系统（结合天然和合成聚合物）因其机械性能可调性和结构稳定性，以及更长的保质期而需求增加。
  
• 合成水凝胶在降解速率和化学成分方面提供了更高的可控性，为高强度和精密应用铺平了道路。混合水凝胶旨在建立折衷方案，将天然结构的生物相容性与合成材料的固有强度结合起来。虽然这些类型的应用目前并不广泛，但大量的研究和创新正在扩展这些混合物在更复杂和承重组织工程应用中的潜力。
  

根据生物打印技术，水凝胶在3D生物打印市场被细分为挤出式生物打印、滴落式生物打印、激光辅助生物打印、立体光固化与光基技术和新兴技术。挤出式生物打印细分市场在2024年价值为1.407亿美元。

• 生物打印行业正在发生显著变化，不同技术在组织工程、再生医学和药物研究等多种应用中日益普及。挤出式生物打印因其能够容纳多种生物墨水和稳定打印复杂组织结构的能力而备受青睐。这是一种易于使用、成本效益高且适合打印高粘度材料的方法，应用于皮肤、软骨和骨骼建模等领域。相比之下，双滴落式过程正在变得更加普及，因为它们便于精确无接触地沉积细胞，非常适合需要精度的药物筛选和精密组织模型生产。
  
• 激光辅助生物打印技术已在高分辨率和无接触打印领域取得成功应用，尤其适用于复杂生物组织和敏感组织（如神经或血管）的打印。立体光固化和基于光的生物打印技术也开始因其能够从光敏材料生成高精度3D结构的能力而受到关注，在牙科和微流体领域具有很大潜力。最近开始引起关注的技术还包括磁性和4D生物打印，为克服速度、可扩展性和功能性等现有限制提供了创新解决方案。

按应用领域划分，3D生物打印水凝胶市场分为组织工程与再生医学、药物递送系统、疾病建模与药物发现、生物传感器与诊断及其他。2024年组织工程与再生医学细分市场占比达70%。

• 组织工程与再生医学在市场需求中不断增长，因其在修复和替换受损组织和器官方面具有革命性潜力。生物打印技术有助于利用直接来自患者的细胞开发高度复杂的组织结构，大幅降低排异风险和供体需求。该领域的生物打印趋势进一步受到干细胞研究进展和器官移植需求的推动，使得功能性组织（如皮肤、软骨和肝脏模型）的开发成为研究和临床应用的重点。
  
• 药物递送技术和疾病建模与药物发现工具在生物打印中具有重要应用，可开发模拟人类生理的精准个性化模型。这些模型是减少动物实验并提高药物反应预测性的关键途径。在生物传感和诊断领域，生物打印正推动实现适用于实时健康监测的微型化生物整合传感平台。尽管仍处于初期阶段，但已展示出生物打印技术从组织修复向其他生物医学领域的快速扩展，这些领域越来越灵活且可及。
  

按终端用户划分，3D生物打印水凝胶市场分为制药、生物技术、学术与研究机构、临床与医疗服务提供商及其他。2024年制药细分市场规模达1.131亿美元。

• 生物打印技术在制药行业需求旺盛。它在药物开发和测试中至关重要，与个性化医疗高度契合。制药企业利用生物打印技术创建高精度的人体组织模型，从而提高药物筛选效率，减少动物实验，加快药物发现进程并降低成本。生产特定患者组织模型也支持个性化治疗需求的增长，生物打印技术被视为制药创新不可或缺的工具。
  
• 生物技术公司、大学和研究机构是3D生物打印水凝胶市场增长的最重要贡献者之一。生物打印技术被生物技术公司用于开发新型生物材料、再生疗法和生物制造工艺。该技术在学术和研究层面被广泛采用，用于探索组织工程和疾病建模等科学前沿领域。同时，临床和医疗服务提供者似乎正在适应将生物打印技术整合到医疗实践中，用于手术规划和再生治疗。如此多样化的用户群体凸显了生物打印技术在生命科学领域影响力的不断扩大。

2024年，美国3D生物打印水凝胶市场规模达9930万美元。美国在水凝胶市场中发挥着战略性作用，因其强大的研究基础设施、先进的生物技术产业和对再生医学的大量投资，使其更倾向于3D生物打印。北美地区通过与学术机构、制药公司和初创企业的合作伙伴关系，开发出潜在的水凝胶配方，以提高生物打印的精度和细胞活性。此外，个人化医疗需求不断增长以及日益有利的监管环境将推动北美地区采用基于水凝胶的生物打印技术，从而提升该地区在全球组织工程和再生应用前沿生态系统中的重要性。

欧洲3D生物打印水凝胶市场正在经历由生态可持续材料开发驱动的创新。该地区特别注重开发环保和可降解的水凝胶，这与欧洲更广泛的环境责任和循环经济原则相一致。欧洲还拥有多样化的专业生物技术集群网络，以及由欧洲联盟资助的合作项目，旨在推动生物打印在再生医学和复杂组织制造领域的发展。不断增长的医疗需求和老龄化人口推动了欧洲市场的稳步增长，并使其成为3D生物打印专用水凝胶技术的中心。

亚太地区目前是3D生物打印水凝胶市场增长最快的细分市场之一，随着中国、日本和韩国等国家在生物技术和医疗保健基础设施方面的投资不断扩大。该地区拥有技术精湛的研究人员，政府倡导先进医疗技术的倡议也已记录在案。此外，对经济实惠且有效的再生治疗的需求不断增长，以及不断壮大的制药和研究产业正在加速水凝胶基生物打印解决方案的采用。

拉丁美洲3D生物打印水凝胶市场正在增长，该地区的研究机构和生物技术公司正在探索本土潜力，以开发新型生物材料。市场的这一发展进一步得益于大学和私营部门参与者的合作，旨在开发满足该地区最紧迫医疗挑战的经济实惠水凝胶。政府倡议旨在改善医疗基础设施和发展先进制造技术，为生物打印的进步提供了有利的环境。

中东和非洲地区因先进医疗技术和组织工程及再生医学领域的研究投资增加，已成为3D生物打印水凝胶市场的有前景地区。政府支持政策推动医疗系统更高效地适应个性化医疗需求，这将促进3D生物打印技术在阿联酋、沙特阿拉伯和南非等国家的采用。此外，当地研究机构与全球生物技术公司的合作正在加速新型水凝胶材料的开发，从而确保该地区市场的稳定增长。

3D生物打印水凝胶市场份额

全球市场集中度适中，前五大企业占据35.5%的市场份额，其中市场领导者为Cellink AB（BICO集团），占据6.5%的市场份额。

• 长期持续的研发投资对维持当前的竞争优势至关重要。其中一个研究亮点是开发出结合合成和天然成分的先进独特水凝胶，以增强生物相容性和机械性能，同时通过耦合生物分子提高功能性。
  
• 创新不仅体现在材料方面，还体现在节能的生产和打印方式上。因此，行业领导者开发出可在温和条件下固化或交联的水凝胶，以节省能源并减少加工复杂性。通过提高货架稳定性，可最小化材料浪费，并节省与物流相关的成本及其对环境的影响。此外，公司持续努力确保使用可再生原材料，增强其绿色信誉，从而实现成本效益和企业社会责任。
  
• 行业高管积极与大学、研究机构和其他行业参与者合作，以保持技术进步的前沿地位。通过整合生物学、材料科学和工程学的专业知识，这些努力加速了下一代水凝胶和打印技术的快速开发。他们还参与标准化工作和行业联盟，塑造新产品涌现的监管环境，确保这些产品满足科学和市场需求。
  

3D生物打印水凝胶市场公司

在3D生物打印水凝胶行业运营的主要企业包括：

• 3DBio Therapeutics
• Advanced Solutions
• Aspect Biosystems
• Cellink AB（BICO集团）
• Cellntec
• FluidForm Bio
• 杭州美卓生物技术有限公司
• Inventia Life Science Pty Ltd
• Lifecore Biomedical
• Manchester BIOGEL
• Mimixbio
• Nanoscribe
• Nordmark
• Organovo Inc.
• REGENHU
• Revotek Co. Ltd
• Rousselot Biomedical
• TissueLabs
• ViscoTec / Puredyne
• XPECT INX
  

Cellink AB（BICO集团） Cellink AB是BICO集团的一部分，该集团是一家专注于3D生物打印技术的生物技术公司，包括生物墨水、生物打印机和实验室相关工具，这些工具用于生命科学和组织工程。该公司最初专注于通过现成生物墨水使生物打印更易于使用。自那以来，该公司已扩展到更广泛的领域，如实验室自动化和人体组织建模。通过整合生物学与工程学，它支持药物开发、再生医学和开发动物实验替代品的研究，强调可持续性、创新和跨学科合作。

Organovo Inc.   该公司专注于开发用于医学研究和药物开发的3D生物打印人体组织。该公司利用其专有的生物打印技术创建组织模型，这些模型在结构和功能上能够复制体内的人体器官。这些模型用于研究疾病、测试药物反应以及探索再生医学的未来应用。Organovo的目标是提供比传统细胞培养和动物实验更准确、更符合人体特征的替代方案。

Advanced Solutions Advanced Solutions Life Sciences（ASLS）是一家开发集成平台的公司，这些平台包括硬件、软件和生物工具，用于3D生物制造和组织工程。其旗舰系统是一个机器人平台，利用设计软件和专用生物工具组装生物结构。其重点在于为药物发现、再生医学、高通量检测和人体组织建模等领域提供解决方案。其设施包括工程、生物研究、制造以及全球客户支持。

FluidForm Bio 是一家专注于开发先进3D生物打印技术的生物技术公司，旨在为治疗用途创建活体人体组织。其专有打印方法通过精确放置细胞和蛋白质在支持性凝胶环境中，构建复杂的血管化组织结构。该技术帮助解决保持细胞存活和确保营养物质到达组织各部分的挑战。其主要目标之一是开发可植入组织，通过恢复身体的自然功能来治疗如1型糖尿病等疾病。

Inventia Life Science 是一家澳大利亚生物技术公司，开发用于创建模拟人体组织的复杂三维细胞培养模型的工具和平台。其核心技术允许研究人员在实验室中生产可重复的、与疾病相关的3D细胞模型，帮助药物发现和生物学研究。他们专注于使工作流程更加可访问和可靠，将新型生物墨水与自动化生物打印设备结合。其RASTRUM平台是一款标志性产品，结合细胞和基质的滴液沉积技术，构建具有生理意义的3D结构。

3D生物打印行业水凝胶新闻

• 2025年2月，TheWell Bioscience与REGEMAT 3D合作，将其无动物成分的生物功能性生物墨水VitroINK分销到欧洲各地。该生物墨水允许在无需紫外线、热固化或交联剂的情况下进行生物打印，可直接与细胞混合用于组织工程和再生医学。REGEMAT 3D以可定制的生物打印机和生物反应器闻名。
  
• 2023年6月，UpNano和BIO INX开发了一种名为Hydrotech INX U200的生物相容性水凝胶树脂，可用于高分辨率2PP 3D打印嵌入活细胞的器官芯片设备。该树脂允许微米到亚毫米级的高精度打印，从而提高癌症芯片和实验室芯片模型的制造。通过Hydrobio INX U200，这是一种支持细胞封装的明胶基生物墨水，两家公司将惰性和生物活性材料结合用于复杂的生物打印。
  

3D生物打印水凝胶市场研究报告涵盖行业深度分析 包括2021年至2034年的收入（百万美元）和数量（千吨）的估计与预测， 以下细分市场：

按水凝胶类型划分

• 天然水凝胶
  • 藻酸盐系统
  • 胶原蛋白和明胶系统
  • 透明质酸基系统
  • 纤维蛋白基系统
  • 壳聚糖基系统
  • 琼脂糖基系统
  • 去细胞ECM系统 
• 合成水凝胶
  • PEG基系统
  • PEG-PCL三嵌段共聚物
  • 聚氨酯基系统
  • PLA & PCL系统
  • PVA基系统
• 混合系统
  • 天然-合成复合材料
  • 多材料系统
  • 增强水凝胶网络

按生物打印技术分类市场

• 挤出式生物打印
  • 气动挤出系统
  • 机械挤出系统
  • 同轴挤出系统
  • 多材料挤出 
• 滴状生物打印
  • 墨水喷射生物打印
  • 按需滴落系统
  • 微阀基系统
• 激光辅助生物打印
  • 激光诱导正向转移
  • 基质辅助脉冲激光蒸发
  • 吸收膜辅助激光诱导正向转移
• 立体光固化与光学方法
  • 立体光固化（SLA）
  • 数字光处理（DLP）
  • 双光子聚合
  • 体积生物打印
• 新兴技术
  • 声学生物打印
  • 磁性生物打印
  • 电液动力学生物打印

按应用分类市场

• 组织工程与再生医学
  • 心血管组织工程
  • 神经组织工程
  • 皮肤与伤口愈合应用
  • 骨骼与软骨工程
  • 肝脏组织工程
  • 肾脏组织工程
  • 肺组织工程 
• 药物递送系统
  • 控释平台
  • 靶向药物递送
  • 个性化药物测试
  • 持续释放系统
• 疾病建模与药物发现
  • 器官芯片系统
  • 癌症研究模型
  • 疾病病理模型
  • 毒性测试平台
• 生物传感器与诊断
  • 可植入生物传感器
  • 可穿戴传感器系统
  • 现场诊断
• 其他
  • 化妆品测试
  • 食品与农业
  • 环境应用

按最终用途分类市场

• 制药公司

• 大型
• 专业
• 合同研究组织

• 生物技术公司

• 组织工程
• 细胞治疗
• 再生医学

• 学术与研究机构

• 大学与研究中心
• 政府研究机构
• 非营利研究组织

• 临床与医疗服务提供商

• 医院与医疗中心
• 专科诊所
• 手术中心

• 其他最终用途

• 合同生产
• 材料供应商
• 技术平台

上述信息适用于以下地区和国家：

• 北美
  • 美国
  • 加拿大
• 欧洲
  • 英国
  • 德国
  • 法国
  • 意大利
  • 西班牙
  • 其他欧洲国家
• 亚太地区
  • 中国
  • 印度
  • 日本
  • 韩国
  • 澳大利亚
  • 其他亚太地区 
• 拉丁美洲
  • 巴西
  • 墨西哥
  • 阿根廷
  • 其他拉丁美洲国家 
• 中东与非洲
  • 阿联酋
  • 沙特阿拉伯
  • 南非
  • 其他中东与非洲国家