3D生物打印，如何帮助医药领域迎来个性化医学时代

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视频介绍

自从3D打印成为现实以来，打印人体组织的想法，就像打印航班登机牌一样吸引着工程师和生物学家的目光。从实际意义上讲，它可以以一种更科幻的方式，实现医疗辅助治疗，因此，它被认为是推动超人类主义的工具。而具有微芯片植入物的器官和先进的打印功能，使医疗救治迎来个性化医学时代。早在4年前，备受瞩目的Cellink3D生物打印公司，曾开发一款名为“ bioink”的生物墨水，为3D 打印生物器官提供了方向。随着3D打印技术的逐渐成熟，其在医用领域也取得了广泛应用，包括颅面移植、冠齿修复、假体器件、医疗设备、外科手术模型、器官打印、药物传输模型、骨组织工程支架方面的应用等。由于其可量身定制性，结构和孔隙可控性，以及可复合多种材料等特性。受到了研究人员的广泛关注。这一趋势也为许多具有突破性的治疗方案及设备的发明提供了灵感。生物材料能否被打印，与所使用的3D打印机器有很大关系。不同的打印机对材料的要求不尽相同。在生物医学领域，主要使用的打印机分为四种类型：光固化立体印刷技术、熔融沉积打印技术、选择性激光烧结技术、直接浆料挤压技术。由于3D打印能够以短时间、低成本为病人量身定制特定的医疗产品，这也使得3D打印技术在未来的个人医疗时代有极大的发展前景。目前，已经有很多生物材料通过3D打印的方式制备骨组织工程支架或者其他一些医疗产品等。目前，已经有很多实验将细胞与3D打印的生物支架共培养，实验结果也表明细胞能够在多种三维支架上存活，并且比普通二维培养的效果要好。但这仅仅是细胞与材料的二维作用，并没有将细胞直接置于打印系统中。将细胞直接与浆料混合进行打印作为一个崭新的思路也引起了研究者们的广泛关注。例如：天然水凝胶就具有良好的细胞相容性。其性质组成与细胞外基质相类似，表面粘附蛋白质和细胞的能力弱，几乎不影响细胞的代谢过程。可以包裹细胞，输送养分和分泌代谢物。用不同比例构成的胶原蛋白和透明质酸的生物墨水配方，确定了一个最佳配方，在支持生物活性的同时允许生物打印，并且支持原生细胞-基质的相互作用。他们将该配方应用于包含人类原代肝细胞和肝星状细胞的3D肝组织构建中，并测试了对乙酰氨基酚的作用。研究结果表明，甲基丙烯酸甲酯型胶原蛋白和硫醇型透明质酸的结合产生了一种简单的、可印刷的生物墨水，这种生物墨水可以调节间质细胞的生长，并且对药物治疗有适当的反应。水凝胶生物浆料的发展和打印系统让我们越来越接近打印多功能的、搭载细胞的模型系统中，也给了我们希望，有朝一日能够实现器官打印。虽然道阻且长，但3D打印在组织工程和医药领域终将大放异彩！