淺析生物3D打印

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3D生物打印技術(shù)被認(rèn)為是一個(gè)能夠推進(jìn)和加速組織再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)手段。一般生物3D打印的成型原理很簡(jiǎn)單：

類似于FDM原理，但打印材料不是硬質(zhì)的塑料線材而是一種液體，或者熔化的，或者粘稠的，或者凝膠(融合細(xì)胞材料)從材料墨盒流出(擠出)，并通過(guò)三軸機(jī)械系統(tǒng)控制的擠出頭被輸送出去打印在托盤(pán)上，成型物體在通過(guò)物理或者化學(xué)作用得到固化，從而創(chuàng)造一個(gè)三維實(shí)體。

簡(jiǎn)而言之，生物打印機(jī)與主流3D打印機(jī)的不同之處在于，它不是利用一層一層的塑料，而是利用一層一層的生物材料或者細(xì)胞構(gòu)造塊，去制造真正的活體組織。

根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域，大致可分為以下幾類(以下羅列均為可打印材料)：

骨再生

羥基磷灰石聚已內(nèi)酯

磷酸三鈣左旋聚乳酸

聚乳酸-羥基乙酸共聚物

藥物控釋

聚已內(nèi)酯

左旋聚乳酸

聚乳酸-羥基乙酸共聚物

軟組織，細(xì)胞打印和器官打印

瓊脂卵磷脂藻酸鹽殼聚糖

明膠透明質(zhì)酸纖維蛋白膠原蛋白

應(yīng)用及前景

器官移植可以拯救很多人體器官功能衰竭或損壞的患者生命，但這項(xiàng)技術(shù)也存在器官來(lái)源不足、排異反應(yīng)難以避免等弊端。不過(guò)，隨著生物3D打印機(jī)的問(wèn)世，這些問(wèn)題的解決有了新的技術(shù)手段。我們今天暫時(shí)能夠做到的是打印軟組織，皮膚。這樣的組織可以應(yīng)用于藥物研究，研究人員可以利用它測(cè)試新藥在早期階段所存在的問(wèn)題及對(duì)它的療效進(jìn)行評(píng)估，且這個(gè)過(guò)程能讓我們生產(chǎn)更多的實(shí)用性模型，此種方式與2D細(xì)胞培養(yǎng)不能夠應(yīng)用于合適的3D環(huán)境里形成對(duì)比。

采用生物打印后，新藥物療效驗(yàn)證的臨床實(shí)驗(yàn)速度加快，減少了動(dòng)物實(shí)驗(yàn)失敗的次數(shù)。在美容領(lǐng)域，所追求的目標(biāo)是完全消除動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，很多公司目前正在致力于發(fā)展皮膚組織模型。優(yōu)秀的科學(xué)家們發(fā)表了很多成果，這些科學(xué)家來(lái)自材料科學(xué)、神經(jīng)成像、毒理學(xué)等領(lǐng)域。在臨床研究方面，病人的CT 和 MRI 掃描數(shù)據(jù)被用于生成STL 文件，以打印實(shí)體 3D模型，這種模型可以用于內(nèi)植物的模板。

在未來(lái)，生物3D打印的發(fā)展方向是從非專用設(shè)備、專用設(shè)備向高通量集成化專用裝備方向發(fā)展。材料研究方向從無(wú)生物相容性材料、生物相容性材料，可降解生物相容性材料向打印專用生物材料方向發(fā)展。

這就是目前階段，我們平時(shí)所說(shuō)的主流生物3D打印機(jī)的原理及應(yīng)用方向。大家應(yīng)該很好奇生物3D打印機(jī)到底長(zhǎng)什么樣?和我們平時(shí)的3d打印機(jī)有啥不一樣?不急，我們后續(xù)會(huì)陸續(xù)推出全球各國(guó)主流生物3D打印機(jī)系列，給大家一一介紹。今天先介紹一臺(tái)來(lái)自瑞典的性價(jià)比較高的“桌面級(jí)”生物3D打印機(jī)——INKREDIBLE+。

INKREDIBLE+生物 3D打印機(jī)是一臺(tái)氣動(dòng)擠出式的生物打印機(jī)，配備了兩個(gè)打印頭以及紫外光固化系統(tǒng)，用以打印復(fù)雜的人體組織和用于組織工程研究的器官。對(duì)于想要進(jìn)入生物3D打印領(lǐng)域的創(chuàng)新人才來(lái)說(shuō)，這是一款容易使用并且性價(jià)比很高的生物打印機(jī)，可通過(guò)在電腦上使用配套軟件來(lái)監(jiān)視它們的工作情況。

以下是INKREDIBLE+生物打印機(jī)的一些基本參數(shù)：

INKREDIBLE+生物打印機(jī)的優(yōu)勢(shì)

雙打印頭

雙打印頭使得您可以用在同一個(gè)構(gòu)件中使用不同種類的細(xì)胞，而不需要切換墨盒或暫停打印過(guò)程。這使得打印用來(lái)防止復(fù)雜結(jié)構(gòu)崩塌的支架結(jié)構(gòu)成為可能。

無(wú)菌室技術(shù)

CELLINK的無(wú)菌操作室專利技術(shù)使得INKREDIBLE+可以在生物實(shí)驗(yàn)室之外運(yùn)行，從而誕生了真正的桌面級(jí)生物3D打印機(jī)。通過(guò)一個(gè)高效空氣過(guò)濾器來(lái)使得艙內(nèi)的氣壓大于艙外氣壓，保證了您的生物打印機(jī)內(nèi)的無(wú)菌環(huán)境。

UV紫外線交聯(lián)固化系統(tǒng)

UV紫外線交聯(lián)固化系統(tǒng)加強(qiáng)了結(jié)構(gòu)從而使其可以在移動(dòng)過(guò)程中不被破壞。INKREDIBLE+這款設(shè)備的配置標(biāo)準(zhǔn)是365納米波長(zhǎng)的紫外線LED，同時(shí)還擁有405納米波長(zhǎng)這個(gè)選項(xiàng)來(lái)進(jìn)一步擴(kuò)大生物墨水交聯(lián)固化的范圍。

結(jié)語(yǔ)

生物打印的人體組織及器官正在改革組織工程領(lǐng)域。將會(huì)涉及生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、材料等學(xué)科。需要系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)、多學(xué)科交叉，一起推動(dòng)這一新技術(shù)在醫(yī)院的研究，轉(zhuǎn)化和推廣應(yīng)用。我們相信通過(guò)與全世界的科學(xué)家協(xié)同合作，生物打印機(jī)一定能夠?yàn)槿祟惛玫姆?wù)。