新型3D打印机可以创建复杂的生物组织

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Khademhosseini设计的3D打印机有两个关键组件：定制的微流体芯片（如上图所示）和数字微镜。图片来源：Amir Miri

美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）Samueli工程学院的研究团队开发出一种特殊改装的3D打印机。它能用多种材料制造出治疗性的生物材料。这项成果使按需打印复杂的可用于移植和其他手术的人造组织向前迈进了一步。

UCLA的Samueli工程学院的工程学教授Ali Khademhosseini主导了这项研究，他说：“生物组织是非常复杂的结构体，所以，为了制造出具有正常功能的人造组织，我们必须重现这种复杂性。我们的这项研究提供了一种利用多种不同材料制造复杂生物相容性结构的新方法。”这项研究近日已发表在《Advanced Materials》上。

该技术利用一种被称为立体光刻基于光的工艺，并利用了一种由Khademhosseini设计的定制化3D打印机。这个打印机拥有两个关键组件。第一个组件是定制化的微液体芯片，这是一种微小的平台，类似于电脑芯片的尺寸，带有多个入口，每个入口能够“打印”一种不同的材料。另一个组件是数字微镜，它由超过一百万的微小镜片组成，每个微镜都可以独立移动。

研究人员使用不同类型的水凝胶，在通过打印机之后形成支撑组织生长的支架。微镜引导光照射到打印表面，被照亮的区域指示出被3D打印的物体的轮廓。光还能够触发材料中的分子键形成，这能使胶状材料变为固体材料。在3D对象被打印时，微镜阵列改变光照模式以指示每一个新层面的形状。

这一过程首次被用于使用多种材料的自动化立体光刻生物打印，这相对于传统的立体光刻生物打印来说是一个进步，传统的方法只使用一种材料。虽然演示设备只使用了四种生物墨水，但是研究人员们称，这个技术可以根据需要使用更多的生物墨水。

研究人员最初利用该技术制造出简单的形状，比如金字塔。后来，他们制造出复杂的三维结构，模拟部分肌肉组织以及肌肉骨骼结缔组织。他们还打印出了模拟具有血管网络的肿瘤组织，可以将其用于研究癌症的生物模型。他们将被打印出来的结构移植到小鼠身上进行测试，并没有出现排异反应。

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