有那么多人在研究细胞3D打印，能实现打印器官的承诺吗？

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                              在工程学领域，“3d打印”是一个覆盖面很广的术语,它泛指那些通过逐层挤出沉积材料构建出任何设计物体的一系列技术。在计算机模式下，3D打印机能制造出其他传统方法无能为力的物体。例如，无法通过一般工具勾勒的内部轮廓。
       

       

有那么多人在研究细胞3D打印，能实现打印器官的承诺吗？

        宾夕法尼亚州立大学帕克校区的一台3D打印机正在对一个组织模型进行生物打印
        ● 那些满腹细胞油墨的机器们正以逐层打印的方式构建着组织和器官。
              30多岁的人如果患有膝关节疾病，大概不会考虑通过外科手术来修复。但是再经过几十年的生活不便以及关节炎的折磨，他们就不得不接受外科治疗了。在那里，他们也许会发现一台3D打印机正在准备帮助他们制造出置于体内的新骨骼和软骨。这正是宾夕法尼亚州立大学帕克校区的生物工程师易卜拉欣•奥日博尔特（Ibrahim Ozbnlat）想要看到的，目前他正在开发一种3D生物打印技术来修复软骨等组织。他设想一台机器可以将层层堆叠、满载细胞的生物相容性材料放置于病灶中。奥日博尔特说：“在未来，或许可以让病人躺在生物打印机下接受治疗，”而且他的愿景并不局限于膝盖，“不论是身体的哪一部分需要修复，生物打印机都可以做到。”
        许多人都与奥日博尔特的目标一样，希望利用那些精心设计的模型生产出可以修复或替代身体损坏部分的活性组织。除了骨骼和软骨以外，研究者正在尝试通过在体外打印出皮肤、包括视网膜在内的神经系统组织以及肾脏、心脏等器官，并将它们移植入患者体内，但是即使简单的结构应用于临床实践也需要10年甚至更久。在制造出肾脏等复杂器官之前，研究者需要提炼材料、改良植入技术和提升创造更多复杂结构（比如血管）的能力。如果3D打印能够制造出那些具有一定市场需求的组织，它就能对再生医学产生颠覆性影响：生产出唾手可得的移植器官和组织，从而让需要接受移植的患者从等待名单中去除。
        一个工程学奇迹
        在工程学领域，“3D打印”是一个覆盖面很广的术语,它泛指那些通过逐层挤出沉积材料构建出任何设计物体的一系列技术。在计算机模式下，3D打印机能制造出其他传统方法无能为力的物体。例如，无法通过一般工具勾勒的内部轮廓。目前这项技术在快速建模领域得到了广泛开展，未来它还要涉足从医用器材到航天航空业的各种制造环节。
        在生物学领域，3D打印被称为3D生物打印，它使用了许多相同的技术，只是变成了处理通常被充填于水凝胶内的活细胞。水凝胶是一种柔软的胶样聚合物，可以贮藏大量水分，但它又因为极富黏性而可以塑形（至少可以维持一段时间）。细胞也可以悬浮在溶液中，就像打印机墨水中的色素颗粒一样。生物墨水通过墨汁喷嘴喷射出来或者挤压到一个基板上，并因温度和压力的变化、添加化学物质或一个波长的光而固化。一旦确切的结构呈现出来，我们就可以加入营养物质和生长因子来促使细胞发育成目标组织。
            研究人员正在测试打印各种组织类型的技术组合。为什么呢？举个例子，骨骼在充满细胞的水凝胶支架中生长得最好，这种支架结构引导细胞生长并给予细胞生长方向的线索。但是奥日博尔特说，软骨在自由生长的情况下长势最好，该生长方式与软骨在胚胎体内的发育方式相同，支架会抑制其生长发育，处于一块水凝胶中的软骨细胞不能与存在于另外一块胶中的细胞进行很好的信息交换，因此不能发出使它们同步生长并融合为一块更大组织的信号。
           奥日博尔特已经利用褐藻胶（一种海藻提取物）开发出一种全新的生物墨汁。他通过逐层挤出沉积材料，挤出了数条含有软骨细胞的墨汁薄层，而这些墨汁薄层同步生长并形成了一块大的组织。他希望通过这种技术利用胰腺细胞打印出胰岛——胰腺中一种可以合成胰岛素的部分——并移植入I型糖尿病患者体内。他开发的这项技术已经在活体动物实验中取得成功：通过向生物墨汁中加入胶原蛋白，他可以在颅骨受到损伤的大鼠伤口上搭建起新的骨骼和皮肤。
              达里尔•利马（Darryl D'Lima）是加利福尼亚州圣地亚哥市斯克里普斯诊所矫形外科研究所的主任，他说，通过生物打印技术生产出的软骨优于供者组织以及用于膝关节置换的塑料和钛合金。虽然利用塑料和金属制成的置换关节可以维持20年，但他们并不像活体组织那样富有弹性。“金属、塑料和胶接材料仅仅在被植入的时候是最坚固的，”利马说，“此后，它们只能变得越来越脆弱。”而生物打印出的软骨相较于供者组织的移植物更加结实。生物打印不仅可以根据实际损伤的形状对组织进行量身定做，避免切除周围的健康组织，而且生物墨水还可以填充到手术无法解决的微小裂隙中，从而使组织整体变得更坚固，这一点没有任何一种手术可以做到。不过他承认这在目前只是一种设想，因为该技术还没有准备好去参与对照临床试验。虽然包括利马在内的研究人员正在用实验动物来检验该技术制造出的产品，但是到目前为止还没有证明其优于传统移植物的报告。
        耳形软骨是首批用于临床的生物打印组织之一
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(责任编辑：中国3D打印网)