【3D部落干貨分享】生物3D打印支架及細胞打印詳解

早在1986年，美國科學(xué)家發(fā)明了世界上第一臺3D打印機,，但其技術(shù)卻在近年來才被人們廣為熟知,，隨著時代的發(fā)展，3D打印已被更廣泛的應(yīng)用在人們的日常生活中,。3D打印的作用不僅僅是制造塑料,、金屬等物品的模型，它還可以打印藥物,，甚至與生物組織相結(jié)合,，變革人類傳統(tǒng)的醫(yī)療模式。生物3D打印有以下主要研究領(lǐng)域：皮膚,、骨組織,、血管、器官（比如心臟,，腎臟,，胎盤，卵巢等等,、藥物和營養(yǎng)物控釋,。今天來講一講骨組織及血管打印的基礎(chǔ)：生物支架打印及細胞打印。

生物支架打印

細胞的生長繁殖,、新陳代謝等生命活動需要一定的內(nèi)環(huán)境,，生物材料支架為細胞提供了類似體內(nèi)環(huán)境的場所。支架由可降解吸收的生物材料打印而成,，與相應(yīng)的細胞混合成體外組織或器官模型,，放置于培養(yǎng)箱或?qū)嶒瀯游矬w內(nèi)培養(yǎng)，最終得到理想的打印產(chǎn)物,。

支架的宏觀構(gòu)造體現(xiàn)在組織器官的整體形狀 (如病人和器官個體差異性 ,、解剖學(xué)特點)，微觀結(jié)構(gòu)反映在支架的內(nèi)部架構(gòu)( 如孔隙大小,、形狀 ,、空間分布和孔隙互連)，納米級構(gòu)造表現(xiàn)在支架 的表面修飾( 如細胞黏附,、增殖和分化的生物分子黏結(jié)劑) ,。理想的軟骨組織工程支架材料應(yīng)具有以下特點：
* 良好的組織相容性；
* 良好的生物可降解性,；
*有效的表面活性,；
*一定的可塑性 ；
*有三維多孔結(jié)構(gòu)。

血管打印是生物打印的基礎(chǔ),，有了血管里養(yǎng)分的供應(yīng),，打印組織器官才能存活。血管3D打印目前一般采用支架材料+種子細胞的打印方式,。種子細胞為血管 內(nèi)皮細胞或可誘導(dǎo)分化的干細胞,。支架材料主要有人工合成多聚體，以聚乳酸為代表,。

一些學(xué)者利用纖維素,、膠原、聚乳酸羥基乙酸共聚物等原材料打印出支架,，然后將脂肪干細胞“嫁接”到支架內(nèi),，接著誘導(dǎo)脂肪干細胞分化生成血管內(nèi)皮細胞和平細胞，成功打印出人工血管,。

細胞打印

支架技術(shù)的空間分辨率限制了細胞滲透到支架材料內(nèi)部的速度,，且不能實現(xiàn)高效率均勻貫穿整個支架；無法精確 地將不同種類的細胞按照人體組織器官的結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確定位,，并形成類似于天然組織器官的三維結(jié)構(gòu) ,；固體支架由聚乳酸(PLA) 制成 ，較堅硬 ,。在制造可收縮性的組織如心臟血 管方面效果不好,；用 固體支架接種 細胞會導(dǎo)致血管化的缺失，氧供不足,，易引起組織或器官的壞死,。

而細胞打印技術(shù)能夠?qū)⒓毎�,、生長因子和支架結(jié)合在一起形成一個完整的整體結(jié)構(gòu),，且各種類型的細胞能夠按照正常的解剖結(jié)夠準(zhǔn)確定位，通過細胞,、生長因子,、支架之問的相互作用，行駛正常的生物學(xué)功能,，因此,，細胞打印被認為是組織工程 中 最有潛力的技術(shù)”。

目前細胞打印主要有以下幾種：
*激光引導(dǎo)直寫
*立體光刻印刷
*細胞直接三維受控組裝技術(shù)
*聲控打印
*基于細胞噴射的生物繪圖,，生物三維打印技術(shù)
*噴墨細胞打印
*批量細胞打印

展望
目前3D打印在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用相對比較單一,，忽視了器官、組織和系統(tǒng)間的相互聯(lián)系,。血管打印是實現(xiàn)組織,、器官打印的基礎(chǔ)，離開了血管里血液的供應(yīng)，細胞無法存活,。生物材料支架是人體生物打印的主流,，要想真正實現(xiàn)能植入人體的生物打印，需要生物支架及工血管的混合打印,，以及對人體細胞黏附,、生長、分化機制的研究和各種生物材料結(jié)構(gòu)與打印工藝的研究,。

來源：3D部落
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