淺析生物3D打印

文章來源：深圳菠蘿三維網(wǎng)絡(luò)有限公司

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

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)，并通過三軸機(jī)械系統(tǒng)控制的擠出頭被輸送出去打印在托盤上，成型物體在通過物理或者化學(xué)作用得到固化，從而創(chuàng)造一個三維實體。

簡而言之，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，但這項技術(shù)也存在器官來源不足、排異反應(yīng)難以避免等弊端。不過，隨著生物3D打印機(jī)的問世，這些問題的解決有了新的技術(shù)手段。我們今天暫時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試新藥在早期階段所存在的問題及對它的療效進(jìn)行評估，且這個過程能讓我們生產(chǎn)更多的實用性模型，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)境里形成對比。

采用生物打印后，新藥物療效驗證的臨床實驗速度加快，減少了動物實驗失敗的次數(shù)。在美容領(lǐng)域，所追求的目標(biāo)是完全消除動物實驗，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，以打印實體 3D模型，這種模型可以用于內(nèi)植物的模板。

在未來，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，我們平時所說的主流生物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)到底長什么樣?和我們平時的3d打印機(jī)有啥不一樣?不急，我們后續(xù)會陸續(xù)推出全球各國主流生物3D打印機(jī)系列，給大家一一介紹。今天先介紹一臺來自瑞典的性價比較高的“桌面級”生物3D打印機(jī)——INKREDIBLE+。

INKREDIBLE+生物 3D打印機(jī)是一臺氣動擠出式的生物打印機(jī)，配備了兩個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。對于想要進(jìn)入生物3D打印領(lǐng)域的創(chuàng)新人才來說，這是一款容易使用并且性價比很高的生物打印機(jī)，可通過在電腦上使用配套軟件來監(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

雙打印頭

雙打印頭使得您可以用在同一個構(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程。這使得打印用來防止復(fù)雜結(jié)構(gòu)崩塌的支架結(jié)構(gòu)成為可能。

無菌室技術(shù)

CELLINK的無菌操作室專利技術(shù)使得INKREDIBLE+可以在生物實驗室之外運(yùn)行，從而誕生了真正的桌面級生物3D打印機(jī)。通過一個高效空氣過濾器來使得艙內(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過程中不被破壞。INKREDIBLE+這款設(shè)備的配置標(biāo)準(zhǔn)是365納米波長的紫外線LED，同時還擁有405納米波長這個選項來進(jìn)一步擴(kuò)大生物墨水交聯(lián)固化的范圍。

結(jié)語

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。我們相信通過與全世界的科學(xué)家協(xié)同合作，生物打印機(jī)一定能夠為人類更好的服務(wù)。