還在驚嘆人類“可上九天攬月,可下五洋捉鱉”的壯舉?這些都已經out了,你可聽說過生物3D打印?生物 3D 打印是將生物材料(水凝膠等)和生物單元(細胞、DNA、蛋白質等)按仿生形態學、生物體功能、細胞生長微環境等要求用 3D 打印的手段制造出具有個性化的生物功能結構體的制造方法。
剛踏入二十一世紀,敢想敢做的科學家就開始搞事情了。2003年,美國Clemson大學科研人員改造了一臺惠普噴墨打印機,用它來打印含有活細胞的材料,從此揭開了生物3D打印的序幕。
軟骨打印
軟骨組織的細胞組成比較簡單,并且沒有復雜的毛細血管,因此用生物打印制造軟骨組織的研究比較多。尤其是制造關節組織,并用于軟骨修復。半月板在人體膝關節起負重作用,由于傷病和運動導致的半月板損傷很難治療,一些學者希望通過生物打印的方法體外重建半月板。
皮膚打印
皮膚是人體最大的器官,起維持體內平衡和保護作用,其垂直的分層結構為體內水分和小分子的出入以及外源物的進入提供了屏障. 這種典型的分層結構非常適合采用生物打印來制造。皮膚打印在傷口敷料和藥物測試應用中有著很好的應用前景。
血管打印
利用生物 3D 打印方法制造血管結構或血管流道網絡一直是組織工程領域的研究熱點. 根據制造目標不同,可以分為 2 種思路:一種是仿結構,直接打印模擬血管結構特征的凝膠管;另一種是仿功能,間接構造模擬營養輸送功能的流道網絡。
腫瘤模型打印
研究細胞間的相互作用以及細胞與細胞微環境的關系是研究腫瘤成因的一個方法,傳統的二維腫瘤模型難以真實反映復雜的腫瘤結構,這就限制了基于體外腫瘤模型在藥物篩選和致病機理方面的應用研究. 隨著生物打印的出現,很多腫瘤模型在體外被構建并用于藥物篩選研究,包括肝癌模型、膠質瘤模型、宮頸癌模型和卵巢癌模型等。
復雜組織器官打印
人體內大部分組織器官都由不同功能的細胞、不同尺度的結構組成。應用生物打印技術制造這些結構一直是研究的熱點。前方已捷報頻傳:第一個會分泌膽汁的肝臟,第一個眼角膜,第一顆微大腦,第一個會呼吸的肺泡,第一顆會收縮的心臟。
雖然生物 3D 打印取得了可喜的進展,但現有報道中所打印的器官大部分還是結構上的近似或者單一功能的實現,要實現復雜器官的打印,尚路漫漫其修遠兮,還需要多學科研究人員的協同努力。
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