3D打印机有望成为创建治疗性生物材料

近日，由生物工程师Ali Khademhosseini领导的加州大学洛杉矶分校的一个团队开发了一种使用多种材料打印复杂生物组织的新技术。该团队使用经过特殊改造的3D打印机，有望在将来按需创建治疗性生物材料。

器官移植和其他高级组织治疗面临着看似无法逾越的瓶颈,只有有限数量的器官供体或其他生物材料来源，并且即使在最好的情况下，器官和组织也不会完全与受体相容。理想情况下，生物工程师想要绕过常规来源并在实验室中培养器官和组织。这不仅可以为医疗界提供无限量的健康无菌材料，还可以让医生和外科医生根据他们的要求制作生物材料。

麻烦的是，活组织与许多不同类型的细胞、血管、神经和机械结构作用后非常复杂。尝试在培养皿中培养一颗心脏，将一些心肌细胞与营养物质混合在一起，你将得到的是很快会停止分裂的细胞。

研究人员开发传统的生物3D打印工艺，使用复合材料打印出全新升级的、治疗性的生物组织。研究采用的是特别改装的3D打印机，可以通过3D打印技术，按需制造复杂的人造组织，推动再生医学的发展。

相关研究文献中提到：“这种基于立体光刻的生物打印平台，能够用于非均相水凝胶结构的复合材料制造。通过数字微镜器件的动态图案、移动台和带有四个开关气动阀的微流体装置，同步创建3D结构。该新型微流体装置能够在不同的水凝胶生物链之间快速切换，逐层实现复合材料的生物打印。与传统的基于立体光刻的生物打印机相比，该系统彰显了高空间分辨率下复合材料制造的独特优势。通过将带有细胞负载的GelMA引入微流体装置并制造纤维结构，可验证该系统的生物相容性；PEGDA框架模式和三种不同浓度的GelMA，可用于进一步评估大鼠模型的血管内皮生长因子。该系统可加工生物打印高保真复合材料微观结构，为组织工程、再生医学和生物传感应用提供了强大的平台，仅这一点就秒杀了很多传统的打印系统。新工艺采用的改装打印机是由Khademhosseini设计的，关键部件有两个：定制的微流控芯片和数字微镜。多入口的定制微流控芯片可允许每个入口打印出不同的材料；而一个数字微镜，也就是一百多万个独立移动的小镜子阵列。微镜用于将光线导向打印表面，照亮3D打印物体的轮廓并触发分子键，使材料固化。在3D打印的过程中，镜像阵列通过切换光图案来指导后续加工，使打印件按预定的设计形成。