武漢易成三維是國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的*D打印綜合方案供應(yīng)商，始終專注于制造、教育、科研、軍工等領(lǐng)域，迄今為止已為約600所著名高校、科研院所、約10000個(gè)企業(yè)機(jī)構(gòu)提供專業(yè)的*D打印設(shè)備、服務(wù)及平臺(tái)化數(shù)字智造應(yīng)用方案。

對(duì)*D生物打印的興趣和生物醫(yī)學(xué)需求持續(xù)增加。了解有關(guān)醫(yī)學(xué)中*D打印的所有信息。

*D生物打印是一種增材制造工藝，其中有機(jī)和生物材料（如活細(xì)胞和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)）結(jié)合在一起，形成模仿天然人體組織的人造結(jié)構(gòu)。

換句話說(shuō)，生物打印是一種*D打印，可以潛在地產(chǎn)生從骨組織和血管到活組織的任何東西，用于各種醫(yī)療應(yīng)用，包括組織工程和藥物測(cè)試和開發(fā)。

也許*D生物打印最重要的驅(qū)動(dòng)力是再生醫(yī)學(xué)。根據(jù)克里斯·梅森（Chris Mason）和彼得·鄧尼爾（Peter Dunnill）的說(shuō)法，這涉及替換或再生“人體細(xì)胞，組織或器官，以恢復(fù)或建立正常功能”。在這里，生物打印可以發(fā)揮核心作用，特別是考慮到全球?qū)ζ鞴俸徒M織移植的高需求。

在本文中，我們將探討被稱為*D生物打印的迷人而未來(lái)主義的技術(shù)。我們將介紹其最重要的方面，包括其主要應(yīng)用程序，它的工作原理以及它在未來(lái)如何設(shè)想工作。

在進(jìn)入本文之前，值得注意的是，很少有*D生物打印應(yīng)用程序可供患者使用，盡管未來(lái)看起來(lái)非常有希望，但您不應(yīng)該對(duì)擁有新的肝臟或心臟抱有很高的期望。

生物*d打印的主要應(yīng)用

從生物打印技術(shù)中獲得的產(chǎn)品可以模仿我們身體天然存在的結(jié)構(gòu)和組織的生物和功能特性。這可能會(huì)導(dǎo)致不同類型的應(yīng)用，但今天生物打印只有一個(gè)可行的用途：藥物測(cè)試和研究。

雖然*D生物打印的最終目標(biāo)是生產(chǎn)用于移植的人造器官（正如我們接下來(lái)將看到的），但使它們作為真實(shí)器官發(fā)揮作用的復(fù)雜性是巨大的。然而，今天的科學(xué)家可以成功地創(chuàng)造出模仿自然結(jié)構(gòu)和組織的生物結(jié)構(gòu)和組織。

因此，研究人員已經(jīng)可以創(chuàng)建化學(xué)行為類似于腎組織的結(jié)構(gòu)，而不是生物打印功能齊全的腎臟。雖然與最初的目標(biāo)相去甚遠(yuǎn)，但這些結(jié)構(gòu)可以用來(lái)測(cè)試新藥，而不必依賴可能遭受意外副作用的現(xiàn)實(shí)生活中的患者。

除了道德部分之外，使用生物打印材料的藥物開發(fā)可以使新藥的臨床前試驗(yàn)更具成本效益，幫助它們得到驗(yàn)證并更快地進(jìn)入市場(chǎng)，同時(shí)還可能減少對(duì)動(dòng)物試驗(yàn)的需求。

未來(lái)應(yīng)用

然而，*D生物打印最初是一種再生醫(yī)學(xué)工具。生產(chǎn)用于移植的人工器官將解決高需求和低可用性的問(wèn)題，以及與器官排斥相關(guān)的手術(shù)后并發(fā)癥，因?yàn)橹圃斓钠鞴賹⑹褂没颊咦约旱挠袡C(jī)材料進(jìn)行開發(fā)。

雖然器官置換是最終目標(biāo)，但與此同時(shí)，組織修復(fù)已經(jīng)顯示出非常有希望的結(jié)果。而不是創(chuàng)建整個(gè)功能器官，小組織貼片可以潛在地用于再生和治療肝臟和心臟等器官。骨骼和皮膚移植也可以從該技術(shù)中受益，包括用于重建和美學(xué)目的的手術(shù)。

這兩種與再生醫(yī)學(xué)相關(guān)的應(yīng)用仍在開發(fā)中，只有少數(shù)幾個(gè)成功案例在研究實(shí)驗(yàn)室和動(dòng)物中，例如多倫多大學(xué)在燒傷上“打印”皮膚的項(xiàng)目。

生物*d打印它是如何工作的？

從本質(zhì)上講，*D生物打印的工作原理類似于傳統(tǒng)的*D打印：數(shù)字模型通過(guò)逐層制造技術(shù)轉(zhuǎn)換為物理三維物體。

有幾種生物打印方法可用，包括基于擠出的方法，其中材料從針中排出以形成層，以及激光輔助技術(shù)，其中激光充當(dāng)熱源以幫助將材料沉積到基板上，其過(guò)程類似于選擇性激光熔化（SLM）。

無(wú)論生物打印方法如何，這里原料由生物制劑和活細(xì)胞組成，而不是長(zhǎng)絲，樹脂和金屬等無(wú)機(jī)原料。

這些材料被稱為生物墨水，主要由載體材料中的生物物質(zhì)像細(xì)胞一樣組成 - 如膠原蛋白，明膠，透明質(zhì)酸，蠶絲，藻酸鹽或納米纖維素 - 它們充當(dāng)分子支架，用于結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)提供支持。

一般來(lái)說(shuō)，生物打印過(guò)程作為一個(gè)整體涉及幾個(gè)步驟，可以總結(jié)為三個(gè)關(guān)鍵階段：準(zhǔn)備，其中包括創(chuàng)建數(shù)字模型（類似于傳統(tǒng)*D打印的*D建模階段）;逐層施工過(guò)程本身;以及涉及機(jī)械和化學(xué)刺激以穩(wěn)定結(jié)構(gòu)和成熟生物材料的生物打印后階段。

在下一節(jié)中，我們將詳細(xì)介紹一般*D生物打印工作流程的各個(gè)步驟。

生物打印的關(guān)鍵步驟

盡管有各種*D生物打印類型和方法，但典型的過(guò)程遵循大致相同的標(biāo)準(zhǔn)系列步驟。

制備

*D 成像：與*D掃描與傳統(tǒng)*D打印類似，利用正常的計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT）和磁共振成像（MRI）掃描來(lái)獲取有關(guān)生物結(jié)構(gòu)及其周圍環(huán)境的盡可能多的信息。*D 建模：結(jié)構(gòu)或組織的實(shí)際三維模型由特殊軟件生成。該模型是在微觀尺度上開發(fā)的，已經(jīng)考慮了逐層制造方法和載體材料。生物墨水制備：生物墨水的類型和制備取決于特定生物打印機(jī)的印刷方法。例如，在基于擠出的生物打印方法中，生物墨水應(yīng)該是一種高粘度流體，以便在擠出后保持相對(duì)結(jié)構(gòu)，而對(duì)于其他方法，如噴墨或涉及微流控性的方法，原料材料必須處于更液態(tài)才能正常流動(dòng)。建筑（或*D打?。?/p>

印刷：無(wú)論使用何種方法，*D生物打印過(guò)程都涉及逐層沉積材料。在某些生物打印方法中，打印分辨率可以達(dá)到令人難以置信的單細(xì)胞沉積，例如Fluicell的微流體流動(dòng)打印。

生物打印后

交聯(lián)：一旦打印出來(lái)，材料仍然處于相對(duì)遲鈍的狀態(tài)，因此需要額外的步驟才能正確固化并將它們混合在一起。這被稱為交聯(lián)，它是確保印刷結(jié)構(gòu)的機(jī)械和化學(xué)性能的重要步驟。交聯(lián)可以使用不同的環(huán)境控制，如紫外線，溫度和化學(xué)品等。成熟：最后，生物打印和交聯(lián)結(jié)構(gòu)需要生物生長(zhǎng)。這意味著打印的活細(xì)胞將繁殖，組織將沿著下面的打印結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)。這一步也稱為孵育，在生物反應(yīng)器內(nèi)完成，為繁殖和組織生長(zhǎng)創(chuàng)造有利環(huán)境。

對(duì)于許多人來(lái)說(shuō)，*D生物打印機(jī)的市場(chǎng)并不小，這可能會(huì)讓人感到驚訝。對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，有不同的生物打印方法，可以分為四大類：基于擠出，基于噴墨，激光輔助和立體光刻。

每種方法都有不同的優(yōu)缺點(diǎn)，每種方法都更適合某些生物打印目的。從適度的臺(tái)式機(jī)器到大型生物打印站，設(shè)備尺寸，功能和用途各不相同。讓我們回顧一些生物打印機(jī)，以更好地說(shuō)明這個(gè)想法。

雖然我們離大規(guī)模生產(chǎn)人造器官和人體組織還很遠(yuǎn)，但在過(guò)去幾年中，聽到生物制造領(lǐng)域令人興奮的新發(fā)展并不罕見。

201*年4月，全球新聞媒體報(bào)道了特拉維夫大學(xué)分子細(xì)胞生物學(xué)和生物技術(shù)學(xué)院開發(fā)的第一個(gè)血管化*D打印微型心臟。迷你器官是使用患者特定的材料制成的，但沒(méi)有顯示出任何功能。

然而，就在以色列研究人員取得突破幾個(gè)月后，美國(guó)生物技術(shù)公司BioLife4D宣布了自己的生物打印心臟，該心臟更大，并復(fù)制了人類心臟中發(fā)現(xiàn)的一些功能。

器官生物打印的另一項(xiàng)大規(guī)模發(fā)展是由紐約倫斯勒理工學(xué)院的研究人員實(shí)現(xiàn)的。在201*年，他們能夠創(chuàng)建完全血管化的皮膚貼片。皮膚是人體最大的器官，由患者自身細(xì)胞制成的人造貼片將能夠快速治療嚴(yán)重的燒傷受害者。該團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在專注于開發(fā)移植并將貼片的血管系統(tǒng)直接整合到患者體內(nèi)。

隨著生物打印機(jī)市場(chǎng)的增長(zhǎng)以及對(duì)組織工程和再生醫(yī)學(xué)的興趣日益濃厚，很明顯，生物打印技術(shù)將繼續(xù)以更快的速度發(fā)展。

它確實(shí)將從道德和倫理的角度證明其價(jià)值，這始終是與醫(yī)學(xué)和自然相關(guān)的技術(shù)的重大挑戰(zhàn)。讓我們看看這項(xiàng)技術(shù)在幾十年后將如何發(fā)展。