供稿人：姜楠，賀健康，李滌塵 發(fā)布日期：2017-05-23
生物打印技術日新月異，使人們可以用生物材料、細胞和生物分子構建出更加仿生的結構。打印設備是實現(xiàn)高精度生物打印的關鍵，科學家研制出了多種新型的生物打印機，包括擠出式、激光式和噴墨式。其中擠出式生物打印機因其易于操作，可打印多種生物墨水的優(yōu)點得到了廣泛的應用。
近日，來自美國哈佛醫(yī)學院布里格姆女子醫(yī)院生物材料創(chuàng)新研究中心的研究者們構建了一種新型多材料連續(xù)擠出式生物打印機。與原有的需要更換多噴頭打印機不同，該打印機可以實現(xiàn)連續(xù)打印不同材料使其分別流出或者混合流出。它具有控制部分和打印部分，七個儲液槽通過七根導管連接到同一個針頭（圖1）。通過可編程的氣動閥可精確控制每一種液體的流出。
圖1 多材料連續(xù)擠出式生物打印機 ?。ˋ.B 打印機采用七通道，每個供液器連接單獨可編程的氣動閥；C.D 氣動閥，儲液槽，導管，打印頭實物圖）
這種連續(xù)擠出式生物打印機能不能進行多材料復合結構的打印呢？答案是肯定的（圖2），研究者們首先構建了相對簡單的結構，使用兩種到三種生物墨水構建一個立方體塊。在此基礎上使用2-4種生物墨水構建了分層的同心圓結構，模擬了自然血管的超微結構。之后他們又構建了多材料多形狀的結構，條件成熟后，他們分別構建了類似于腦，肺，腎，心等結構，也打印了空心管，DNA雙螺旋結構，證明了該設備在應用上的巨大潛力。
圖2 多材料生物打印3D結構 （A.B 打印兩層或三層的立方體塊；C-E打印2-4層血管樣同心圓結構； F 打印七層金字塔結構； G.H 使用七種顏色打印十層塊狀結構； I 生物打印人體組織樣結構； J-N 分別為腦，肺，腎，心，膀胱； O 自由形狀的線圈； P 雙層空心管； Q DNA雙螺旋結構）
除了宏觀上結構與自然器官相類似以外，研究者們還致力于在微觀層面進行仿生打印。他們用生物墨水打印了一個類似心臟的結構（圖3）。用熒光顆粒代替細胞進行打印，可以觀察到，熒光顆粒存在于特定的區(qū)域，彼此之間具有明顯的界限，這和自然組織中細胞的分布是相類似的。
?。ˋ 打印多成分心臟樣結構；B-E 使用熒光粒子代替細胞顯示不同過度區(qū)域）
新型多材料連續(xù)擠出式生物打印機的出現(xiàn)為組織工程的研究提供了新的思路。相信隨著研究的進一步深入，體外構建人體組織和器官必然會從科學幻想變成現(xiàn)實。