生物打印技術(shù)：應用潛力巨大的醫學(xué)革命
生物打印技術(shù)通過(guò)軟件分層離散和數控成型的方法成型生物材料，其主要利用的技術(shù)包括三維生物噴墨、纖維擠壓成型和激光輔助細胞打印。這一技術(shù)的出現預示著(zhù)一場(chǎng)醫學(xué)新革命或將來(lái)臨，人類(lèi)的醫療史將被改寫(xiě)。
該技術(shù)在醫學(xué)領(lǐng)域具有廣泛的應用前景。目前，已被用于制造個(gè)性化生物醫藥材料、藥物檢測和篩選、癌癥或其他多種疾病研究等。而利用生物打印技術(shù)制造器官或組織更是開(kāi)創(chuàng )了器官移植的新紀元，為人類(lèi)健康帶來(lái)了福音。利用生物打印技術(shù)制造生物器官的研究目前方興未艾，但隨著(zhù)這一技術(shù)的發(fā)展，移植器官資源緊缺的問(wèn)題將得到有效緩解，器官移植的成本也將大幅降低。此外，利用生物打印制造的器官進(jìn)行移植可以有效減少機體排異反應的產(chǎn)生，可有效提高移植成功率。
目前，利用生物打印技術(shù)制造生物組織和器官的方法有兩種，分別是制造具有血管的生物組織和器官的體外打印技術(shù)，以及用于直接在病變部位進(jìn)行組織再生的體內打印技術(shù)。
體外生物打�。耗茉煊醒艿慕M織和器官
利用體外生物打印技術(shù)制造完整且具有生物活性的器官，雖然具有廣泛的應用前景，但這一技術(shù)仍存在很多困難。很多生物學(xué)、生物打印技術(shù)、生物打印材料、生物打印后續成熟過(guò)程等多個(gè)方面均存在諸多技術(shù)限制。所以科學(xué)家首先把研究重點(diǎn)放到利用生物打印技術(shù)制造生物組織方面。
體外打印生物組織是非常尖端而又精密復雜的過(guò)程，需要對多層細胞進(jìn)行分級排列，并在組織內生成血管網(wǎng)絡(luò )系統�？茖W(xué)家利用體外生物打印技術(shù)已制造出多種生物組織，其中人工打印的氣管、下頜和軟骨組織已成功用于臨床治療。但在制造心臟、胰腺或者肝臟等具較高氧氣消耗速率的組織時(shí)遇到了困難。其最主要的問(wèn)題是如何將上述器官血管脈絡(luò )中的動(dòng)脈、靜脈與毛細血管整合起來(lái)。因為在亞微米程度上打印毛細血管非常困難�？茖W(xué)家通過(guò)首先打印大血管，再由大血管自然地產(chǎn)生毛細血管的方法實(shí)現了毛細血管的打印。另外，科學(xué)家也已成功打印出連接血管和相鄰毛細血管的通道，完成了血管重塑。
生物打印材料和其打印后的成長(cháng)過(guò)程，對于體外打印生物組織也至關(guān)重要。生物打印的材料能夠影響生物組織的生化（如生長(cháng)因子、粘合因子和信號蛋白）和物理學(xué)特征（如細胞外基質(zhì)的機械強度和結構穩定性等），進(jìn)而影響細胞生存、分裂和分化的環(huán)境。生物打印材料必須具有很高的機械強度和結構穩定性，并且不能在生物打印之后溶解；能使干細胞分化成組織特異的細胞系并避免器官移植后產(chǎn)生免疫反應。同時(shí)，生物墨水必須能快速固化成型，且價(jià)格低廉、材料豐富。目前，很多天然的或人工合成的生物墨水已經(jīng)被用于打印制造生物組織。生物打印的后續過(guò)程中的機械和化學(xué)刺激對組織的生長(cháng)和發(fā)育也有重要影響。
體內生物打�。涸诓∽儾课恢苯釉偕M織
體內生物打印主要利用生物噴墨打印技術(shù)，能在病變部位直接重新長(cháng)出組織和器官，并能夠整合到原有組織上。利用這一技術(shù)制作的皮膚細胞能夠有效地治療燒傷，并將在戰場(chǎng)上和災區救治傷員發(fā)揮巨大作用。
體內打印技術(shù)對于在病變的部位直接進(jìn)行組織再生非常有效。這項技術(shù)在臨床應用中有許多優(yōu)點(diǎn)。首先，在病變部位直接打印生物組織不需要根據病變部位的幾何性狀提前制作塑形模具，進(jìn)而可以減少污染并提高細胞活性。第二，在制造某些具有特殊功能的生物組織時(shí)，體內打印可在體內直接打印干細胞，隨后可分化出人類(lèi)所需要的細胞類(lèi)型。第三，體內打印能夠在體內缺陷部位精確地排列細胞、基因和其他生物活性物質(zhì)，而不會(huì )發(fā)生變形。同時(shí)體內打印技術(shù)可對組織進(jìn)行進(jìn)行精細控制，如在不同的細胞層打印不同的細胞因子。第四，體內打印技術(shù)能夠在形狀不規則的病變部位精確地制造組織和器官，直接進(jìn)行組織再生。第五，體內打印技術(shù)利用自動(dòng)打印機能夠在體內不平整的的病變部位進(jìn)行多角度的生物打印。
因為具有諸多優(yōu)點(diǎn)，體內生物打印技術(shù)將被廣泛應用于醫學(xué)領(lǐng)域，但這仍然需要大量的探索和實(shí)踐。
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