如今全球許多地方都在開(kāi)發(fā)3D生物打印在各個(gè)方面的應(yīng)用。而且有很多研究團(tuán)隊(duì)都有了相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展，本文將介紹的是在愛(ài)荷華大學(xué)（UI）的一個(gè)相對(duì)較新的生物打印實(shí)驗(yàn)室，它是愛(ài)荷華大學(xué)機(jī)械工程系在2011年成立的。

    這個(gè)研究團(tuán)隊(duì)雖然成立較晚，但是在研究成果上卻絲毫沒(méi)有落后。比如他們最近就發(fā)現(xiàn)了一種將其用于器官移植和藥物測(cè)試的方式。據(jù)機(jī)械工程助理教授Ibrahim Tarik Ozbolat稱，最初他們只能夠打印細(xì)胞，“但現(xiàn)在我們可以打印組織，而且也可以直接打印動(dòng)物的組織。”這一進(jìn)展主要得益于3D打印技術(shù)的應(yīng)用。Ozbolat博士指，生物打印其實(shí)就是“使用3D打印技術(shù)生成立體細(xì)胞結(jié)構(gòu)的過(guò)程”。一般地，它涉及到“一個(gè)逐層制造組織的方法，以生成類似組織的3D結(jié)構(gòu)，并將其用于組織工程中的醫(yī)療領(lǐng)域。”

生物打印心臟瓣膜

    因此，理論上生物打印可以制造從簡(jiǎn)單的組裝到整個(gè)器官等一些生物對(duì)象。而一些打印出來(lái)的材料，我們稱之為“生物材料（biomaterial），”它會(huì)比常規(guī)的人體中的材料如軟組織甚至骨頭等強(qiáng)度更高。愛(ài)荷華大學(xué)的研究領(lǐng)域則集中在打印血管、胰腺組織、骨組織和軟骨組織等。Ozbolat博士說(shuō)：“我們相信我們可以使用3D打印技術(shù)制造出功能性的組織和器官以用于移植或藥品檢測(cè)。”他們目前的工作中心是開(kāi)發(fā)一種“為老鼠受損的顱骨生物打印骨組織對(duì)”的技術(shù)。

    同時(shí)研究團(tuán)隊(duì)也進(jìn)行了大量的工作以尋找一個(gè)能夠打印可用的血管組織的系統(tǒng)，這個(gè)血管組裝需要在組織和器官之間傳遞液體。其實(shí)組織工程的概念已經(jīng)提出了幾年了，但是面臨的一個(gè)最大的問(wèn)題就是如何有效地向活細(xì)胞提供所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，使其存活下來(lái)。而大部分的3D生物打印研究團(tuán)隊(duì)還未能有效地解決這一問(wèn)題。

    而據(jù)說(shuō)，愛(ài)荷華大學(xué)（UI）團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出技術(shù)能夠使把液體運(yùn)送到活細(xì)胞。根據(jù)UI的正式說(shuō)法是：生物打印可灌注脈管組織的新方法將允許器官和組織里的液體在血管里循環(huán)。

    Ozbolat博士指出，在組織工程中使用的概念——將活細(xì)胞與生物材料相結(jié)合，制造出功能性的組織——已經(jīng)出現(xiàn)了超過(guò)20年，而一直以來(lái)最大的障礙就是如何將營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有效地傳遞給細(xì)胞。為了解決這個(gè)問(wèn)題，UI的團(tuán)隊(duì)目前正致力于“功能性血管化組織和器官的生物打印”。他們表示，這只是他們實(shí)現(xiàn)最終目標(biāo)的第一步。其最終目標(biāo)是“以生物打印為手段，最終提供一種血管網(wǎng)，并將其整合到組織和器官的打印中去”。

    此外，UI正在開(kāi)發(fā)的方法中還包括一種技術(shù)，即從體系中除去廢物。“這些都是保證功能性組織和器官存貨的關(guān)鍵因素。”Ozbolat博士說(shuō)。只有這些解決了，生物打印技術(shù)才能談到下一步的發(fā)展。