供稿人:顧恒 連芩 發(fā)布日期：2018-09-13
將3D技術(shù)應(yīng)用到皮膚組織工程是當(dāng)下研究的熱點(diǎn)之一。目前，實(shí)驗(yàn)室中的生物3D打印設(shè)備由于體積較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)空間有限且價(jià)格高昂，設(shè)備的靈活性和適用性受到制約。
為了提高3D打印設(shè)備的適用性，多倫多大學(xué)研究人員以面向臨床應(yīng)用為目標(biāo)，設(shè)計(jì)了一款手持式3D打印機(jī)（如圖1所示），它可以在損傷部位直接打印生物墨水，實(shí)現(xiàn)原位打印。因?yàn)椴捎媚K化設(shè)計(jì)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小巧（質(zhì)量小于1千克）、操作簡便等優(yōu)勢(shì)。
圖 1 設(shè)備原理圖
真實(shí)皮膚可分為表皮層、真皮層和皮下組織，為適用不同程度的皮膚損傷，手持式3D打印機(jī)噴頭采用分層結(jié)構(gòu)（如圖2所示），不同層之間可以選用透明質(zhì)酸、膠原、纖維蛋白等多種生物材料，也在材料中加入活細(xì)胞。將噴嘴對(duì)準(zhǔn)損傷部位，依靠導(dǎo)輪在皮膚表面一邊移動(dòng)一邊打印“生物墨水”，直到完全覆蓋缺損部位。
圖 2 噴頭實(shí)物圖（左）和示意圖（右）
噴頭除在豎直方向上具有分層結(jié)構(gòu)，在水平方向上并列排布多個(gè)出口（如圖3所示），可以將條紋狀、斑點(diǎn)狀突出物鑲嵌到每一層中。這有利于擴(kuò)大層間接觸面積和細(xì)胞附著、生長、遷移，提升修復(fù)效果，減少瘢痕組織的形成。
圖 3 條紋模型（左）和斑點(diǎn)模型（右）
目前，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，利用該款打印機(jī)，研究人員在兩分鐘內(nèi)可實(shí)現(xiàn)最大面積為100cm2,厚度為0.3mm的皮膚損傷修復(fù)。他們將繼續(xù)優(yōu)化生物材料和細(xì)胞類型，希望早日應(yīng)用到臨床皮膚損傷治療中。