3D打印組織/器官技術(shù)的問(wèn)題和技術(shù)制約

3D 組織/器官打印技術(shù)尚處于起步階段,，還有很多問(wèn)題需要解決  
①力學(xué)方面：噴射過(guò)程中的剪切力和液滴的沖擊力會(huì)對(duì)打印細(xì)胞液活性造成沖擊。因此,，“生物墨水”的配制必須符合流體力學(xué)的要求,，包括黏滯性,、密度、表 面張力等重要參數(shù),。這些因素 均可造成細(xì)胞的損失影響細(xì)胞的存活,，從而不利于體外的培養(yǎng)。同時(shí)打印前,，打印過(guò)程中 均要求所打印的細(xì)胞或分子保持液態(tài),，而打印 后又要求其必須立即凝固，以維 持黏彈性狀態(tài),。這種液態(tài)到固態(tài)的變化必須保證不引起細(xì)胞,、生物活性因子以及其他微粒的損傷，這也對(duì)3D 打印的發(fā)展提出了相當(dāng)大的挑戰(zhàn),。

②生物支架材料 ：生物支架材料要解決的問(wèn)題有：支架材料的可降解性及降解速率,；材料的機(jī)械力學(xué)強(qiáng)度；支架的最 適孔徑和孔隙率,。適度的生物降解速率,，指該降解速率需和組織再生的速率相匹配,，最后可完全吸收或可安全排出,。合適的孔尺寸、高的孔隙率(90%) 和相連的孔形態(tài),，對(duì)于大量細(xì)胞的種植,、細(xì)胞和組織的生長(zhǎng)、細(xì)胞外 基質(zhì)的形成,、氧氣和營(yíng)養(yǎng)的傳輸,、代謝物的排泄以及血管和神經(jīng)的內(nèi)生長(zhǎng)起著決定作用。雖然,，支架的最 適孔徑尚無(wú)定論,，但學(xué)者還是公認(rèn)，幾十到幾百微米的孔徑對(duì)于細(xì)胞的遷移和長(zhǎng)入支架內(nèi)部通常認(rèn)為是必需的,。支架 孔徑過(guò)小,，不利于細(xì)胞的穿透，培養(yǎng)的細(xì)胞經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)的時(shí)間,，仍然依附于支架表面,，未能 穿透到支架內(nèi)部。支架 孔徑過(guò)大,，不利于細(xì)胞的黏附和鋪展,，同樣會(huì)妨礙細(xì)胞生長(zhǎng)。解決此問(wèn)題的一個(gè)方法是用納米纖維與微米纖維共同構(gòu)建支架材料,。納米纖維為細(xì)胞的黏附和生長(zhǎng)提供合適的表面形態(tài),，利于細(xì)胞在支架上的 黏附與生長(zhǎng),，微米纖維提供整體的環(huán)境，利于細(xì)胞 滲透到支架內(nèi)部,。所以 微/納米復(fù)合纖維支架應(yīng)用于組織工程具有很大潛力,。

目 前國(guó)內(nèi)外研究的支架材料種類(lèi)眾多，但歸納起來(lái)可分為兩大種類(lèi)：一類(lèi)是天然生物衍生材料,，如脫鈣骨基質(zhì),、殼聚糖、藻酸鹽凝膠等,；另一類(lèi)是人工合成生物高分子材料,，主要有羥基磷灰石、磷酸三鈣,、生物 活性玻璃等無(wú)機(jī)材料和以聚乳酸及其共聚物等為代表的有機(jī)材料,。這些支架材料都各有其優(yōu)缺點(diǎn)，傳統(tǒng)的支架往往是單一的有機(jī)物或無(wú)機(jī)物,，但其往往不能同時(shí)滿(mǎn)足3D 打印的需要,，因此，現(xiàn)在的研究方向是發(fā)揮不同材料的優(yōu)勢(shì),，彌補(bǔ)單一材料的不足,，制造出各種復(fù)合支架材料。

③生物學(xué)方面：3D 打印過(guò)程中必須優(yōu)先考慮的問(wèn)題就是如何保持細(xì)胞的活力以及產(chǎn)品的塑形,。組織/器官打印必須處理好的幾個(gè)生物學(xué)問(wèn)題包括：
A. 所選擇的打印方法對(duì)細(xì)胞和DNA既無(wú)毒性,，也不會(huì)引起不可逆的損傷，在整打印過(guò)程中都要求是無(wú)菌化的,。
B. 打印的構(gòu)建物可以快速成型,，成為有凝聚性的、具有機(jī)械穩(wěn)定性的三維結(jié)構(gòu),，不能在打印后出現(xiàn)溶解或坍塌,。
C.打印的構(gòu)建物可以進(jìn)行體外培養(yǎng)、增殖,、分化,、發(fā)育等后處理過(guò)程，要求構(gòu)建模型是具有組織/ 器官三維特征的,，能夠模擬組  織/ 器官特異性的微結(jié)構(gòu)和微環(huán)境,。
D.構(gòu)建的組織/ 器官的再血管化問(wèn)題也非常關(guān)鍵，它是構(gòu)建組織/器官成活的關(guān)鍵,，血管可以及時(shí)為種子細(xì)胞提供其成活所必需的營(yíng)養(yǎng),，并且可以排泄代謝廢物。