3D生物打印

3D生物打印，是利用类似于3D打印的技术，将细胞、生长因子和生物材料结合在一起，以制造出xxx程度模仿自然组织特征的生物医学部件。通常，3D生物打印利用逐层方法来沉积称为生物墨水的材料，以创建类似组织的结构，随后将其用于医学和组织工程领域。生物印刷涵盖了广泛的生物材料。

目前，生物打印可用于打印组织和器官，以帮助研究药物和药丸。然而，新兴的创新跨越了对沉积在3D凝胶中的细胞或细胞外基质的生物打印，逐层产生所需的组织或器官。此外，3D生物打印已开始纳入支架的打印。这些支架可用于再生关节和韧带。

3D生物打印通常遵循三个步骤，即前生物打印、生物打印和后生物打印。

该领域的研究人员已经开发出生产具有适当生物学和机械特性的生物器官的方法。3D生物打印基于三种主要方法：仿生、自主自组装和微型组织构造块。

类似于普通墨水打印机，生物打印机具有三个主要组成部分。这些是所使用的硬件，生物墨水的类型以及其印刷的材料（生物材料）。“生物墨水是一种由活细胞制成的材料，其行为类似于液体，人们可以对其进行“印刷”以形成所需的形状。为了制造生物墨水，科学家们创造了一种可以形成细胞的浆液。将其与另一个装有一种称为生物纸的凝胶的墨盒一起装入墨盒中，并插入专门设计的打印机中。”在生物打印中，已经使用了三种主要类型的打印机。这些是喷墨、激光辅助和挤出打印机。喷墨打印机主要用于快速和大规模产品的生物打印。一种喷墨打印机，称为按需喷墨打印机，可以精确打印材料，从而xxx程度地降低了成本和浪费。利用激光的打印机提供高分辨率打印；但是，这些打印机通常很昂贵。挤出打印机逐层打印单元，就像3D打印创建3D结构一样。除细胞外，挤出打印机还可以使用注入细胞的水凝胶。

3D生物打印在医学领域有多种应用。一名患有罕见的呼吸系统疾病（称为气管支气管软化症（TBM））的婴儿患者接受了通过3D打印创建的气管夹板。3D生物打印可用于从人体各个部位重建组织。患有晚期膀胱疾病的患者可以通过使用工程膀胱组织重建受损器官进行治疗。该技术还可以潜在地应用于骨骼、皮肤、软骨和肌肉组织。尽管3D生物打印技术的长期目标是重建整个器官，但在打印功能齐全的器官方面几乎没有成功。与可植入支架不同，器官的形状复杂，很难进行生物打印。例如，生物打印的心脏不仅必须满足结构要求，而且还必须满足血管生成，机械负荷和电信号传播要求。以色列研究人员在2019年用人类细胞构建了兔子大小的心脏。

3D生物打印通过允许对称为生物材料的创新材料进行研究，从而为组织工程医学领域的重大进步做出了贡献。生物材料是适用于打印三维物体的材料。一些最引人注目的生物工程物质通常比包括软组织和骨骼在内的一般身体材料强。这些成分可以用作原始车身材料的未来替代品，甚至可以作为改进。例如，藻酸盐是一种阴离子聚合物，具有许多生物医学意义，与人体的某些结构材料相比，包括可行性，强生物相容性，低毒性和更强的结构能力。合成水凝胶也很常见，包括基于PV的凝胶。威克森林医学研究所已经评估了酸与紫外线引发的基于PV的交联剂的组合，并确定是合适的生物材料。工程师们还在探索其他选择，例如打印微通道，以使营养和氧气从邻近组织的扩散最大化。