يُعد التطوير السريع للعلاجات واللقاحات أمراً بالغ الأهمية للتصدي لظهور مسببات الأمراض والأمراض المعدية الجديدة، وللعلاجات الموجهة ضد الأمراض. ويمكن إعادة صياغة عملية تطوير الأدوية التقليدية من خلال تقديم نماذج مخبرية (in vitro) جديدة كبدائل لنماذج الأمراض التقليدية، واستخدام التكنولوجيا المتقدمة لتصنيع الأدوية وأنظمة توصيل الخلايا/الأدوية لتسريع عملية اكتشاف العقاقير. 
تعتبر المزارع الخلوية الطريقة المخبرية (in vitro) الأكثر استخداماً على نطاق واسع، وقد ساهمت في زيادة فهمنا لبيولوجيا الخلية، ومورفولوجيا الأنسجة، وعمليات المرض أو الإمراض، ومفعول الأدوية، وهندسة الأنسجة. وتركز معظم أبحاث بيولوجيا الأمراض على التجارب المخبرية (in vitro) باستخدام المزارع الخلوية ثنائية الأبعاد (2D)، والتي تعاني من عدة عيوب. وفي سياق هذه القيود، يوفر ظهور التجميع طبقة تلو الأخرى باستخدام نظام الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد (3D bioprinting) أو غيرها من التقنيات المماثلة طريقة قيمة لتصميم أنظمة تحاكي العمليات البيولوجية وتوفر نماذج مخبرية (in vitro) ثابتة لأبحاث الأمراض. علاوة على ذلك، تعمل الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد والشرائح الموائعية الدقيقة (microfluidic microchips) على تحسين الإنتاج الناجح للقاحات والعلاجات وطرق التوصيل المناسبة نظراً لمرونتها العالية وتعدد استخداماتها.
تهدف مجموعة الطرق هذه إلى تقديم بديل موثوق للطرق الحيوية (in vivo)، بما في ذلك، على سبيل المثال لا الحصر، تصنيع الهلام الدقيق (microgel)، وصياغة الحبر الحيوي القائم على الهلام الدقيق، والركائز الهلامية للطباعة ثلاثية الأبعاد المدمجة، والشرائح الموائعية الدقيقة، وغيرها.