生物技术革命：什么是3D生物打印

什么是3D生物打印？

生物印记是一种增材制造过程，将诸如细胞和生长因子之类的生物材料结合在一起，以创建模仿天然组织的类似组织的结构。

该技术使用一种称为生物墨水的材料以逐层 方式创建这些结构。该技术广泛应用于医学和生物工程领域。最近，该技术甚至在用于重建和再生的软骨组织的生产方面取得了进步。

本质上，生物打印的工作方式与常规3D打印类似。数字模型逐层成为物理3D对象。然而，在这种情况下，利用活细胞悬浮液代替热塑性塑料或树脂。

因此，为了优化细胞生存力并获得适合正确的细胞基质结构的打印分辨率，必须保持无菌的打印条件。这样可以确保复杂组织的准确性，必要的细胞间距离以及正确的输出。

该过程主要涉及准备，印刷，成熟和应用。这可以概括为三个关键步骤：

• 预生物打印涉及创建打印机将产生的数字模型。使用的技术是计算机断层扫描（CT）和磁共振成像（MRI）扫描。
• 生物打印是实际的打印过程，其中将生物墨水放置在打印机墨盒中，然后根据数字模型进行沉积。
• 后生物印刷是对印刷零件的机械和化学刺激，从而为生物材料创建稳定的结构

生物打印如何工作？

基于挤出，喷墨，声学或激光技术，存在几种生物打印方法。尽管类型多种多样，但是典型的生物打印过程具有或多或少的标准步骤系列：

• 3D成像：要获取组织的确切尺寸，可使用标准的CT或MRI扫描。3D成像应提供完美的组织配合，而外科医生几乎不需要或不需要进行任何调整。
• 3D建模：  使用AutoCAD软件生成蓝图。该蓝图还包括详细的逐层指令。在此阶段可以进行微调，以避免缺陷的转移。
• Bioink的制备： Bioink  是活细胞和相容性基质（例如胶原蛋白，明胶，透明质酸，蚕丝，藻酸盐或纳米纤维素）的组合。后者为细胞提供了生长的支架并提供了赖以生存的营养。完整的物质取决于患者，并具有特定的功能。
• 打印： 3D打印过程涉及逐层沉积生物墨水，其中每层的厚度为0.5毫米或更小。较小或较大沉积物的输送高度取决于喷嘴的数量和要打印的薄纸的种类。混合物以高粘度流体的形式从喷嘴中流出。
• 固化：发生沉积时，该层开始为粘性液体并固化以保持其形状。随着更多的层连续沉积，会发生这种情况。共混和固化的过程称为交联，可以借助紫外线，特定的化学物质或热量（也通常通过紫外线光源输送）来辅助。

为什么生物打印很重要？

生物打印的最大重要性在于模仿人类组织和器官实际微观和宏观环境的最终组织状结构。这在药物测试和临床试验中至关重要，例如可以大大减少对动物试验的需求。

当不需要人体的活组织和器官时，这项崭新的技术还提供了其他巨大的机会。一个例子是使用人工影响的组织测试疾病的治疗方法。

该过程还可以根除与器官捐赠和移植相关的头痛。除了缺乏可用的器官外，整个过程还从道德和伦理角度受到批评。

器官置换是主要目标，但与此同时也可以进行组织修复。

应用领域

以下是生物打印的一些主要应用领域：

• 由于重要器官衰竭的高发，人工器官是该技术的最大推动力之一。3D打印器官的可用性有助于更快，更快地解决器官相关问题，这对患者和他们的家人以及医疗系统至关重要。
• 当进行3D打印时，开发用于药物测试的组织是一种更具成本效益和道德的选择。它还有助于识别药物的副作用，并允许以经验证的安全剂量向人服用推荐的药物。
• 整容手术，尤其是整形手术和皮肤移植，也将从这项技术中受益。在该特定应用中，生物印刷的皮肤组织可以商业化。一些3D打印的组织已经被生物打印以用于治疗目的的研究。
• 骨组织再生以及修复和牙科应用。
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生物印刷还有其他多种用途和应用，包括生产食品，例如肉类和蔬菜。

从应用程序列表中来看，很明显生物打印只会继续发展。它肯定会从道德和伦理角度证明其价值，这一直是与自然相关技术的主要挑战。