建筑业
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制造业
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无论是听起来高大上的建筑设计
还是看起来做工精致的制造品
都会让人不由得佩服它们背后
创造者的鬼斧神工又或者是心灵手巧
今天我们想和大家分享的便是这位
在制作方面几乎无所不能的种子选手
——
3D打印技术
▲航天国防、文物保护
如今3D打印技术在日常生活中已经不算罕见
除了前面提到的建筑业、制造业
它还被广泛应用于航天国防、文物保护
甚至是要求极高的医疗行业
其中最具代表性的就是3D生物打印
▲3D打印肝脏
本期我们就3D生物打印一起做一番探讨吧~
小贴士
3D打印技术出现在20世纪90年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。它与普通打印工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。
研究表明，3D生物打印的应用主要有三个阶段：体外手术模型、打印可用于植入人体的类器官和组织以及利用细胞打印出活性器官和组织。前两个阶段目前都已实现，也是应用最多的阶段，而利用细胞列印出活性器官和组织目前是难度最大的。
最新动态
2018年8月8日，据3D虎从外媒了解，多伦多大学（UOT）研究人员开发出了一种能够构建复杂血管组织的低成本生物3D打印机。
通过这种定制生物打印机，UOT研究人员进行了一项研究，以寻求解决组织工程中的问题，这种关注源于血管系统的不良发展，器官或身体部位的血管排列。
研究人员通过使用如明胶和 pluronic F-127（PF127）材料（一种热凝胶聚合物）进行反复实验，确定了PF127是用于开发血管化组织的最优质材料。根据研究报告，这一发现“可能有助于加速生物3D打印的广泛应用，从而解决组织工程中的问题。”
这项研究有助于实现从事再生医学的科学家的目标：即创造功能性3D打印器官。
面临挑战
3D打印活体器官是最具挑战意义的，从技术层面来讲，至少需要克服三个挑战：
1、需要解决打印过程中细胞能否存活、能否发育、能否变异甚至肿瘤化的问题。
2、3D生物打印机必须满足生物仿生对制造精度、准确性的极高要求。
3、组织及器官是由多材料及多细胞组成的非均质体系，对制造学要求也极高。
3D打印器官还面临一个重要的难题是，现在大多数组织或器官是通过“细胞+粘合剂”混合打印的，但现在无法长时间粘合在一起，且它是否能在人体内顺利发挥功效，还有待考察。而血管和器官组织相比，体积细微且长，呈中空状，还需要承担运输营养及血液的重任，因此打印难度更是加大了不少。
目前，国内外3D打印出的类组织，只是组织结构相似，不具备组织的功能，因为即使是看起来简单的组织，人工再造也面临着巨大挑战。就拿皮肤来说，看起来薄薄的一层，但其功能很多，除了保护身体功能之外，还有感觉、调温、出汗等功能，如果打印出来的皮肤不具备这些功能也是不行的。
发展前景
国外
密歇根大学安阿伯分校的医学博士大卫·措普夫和同事曾描述了将3D打印出的气管支架植入婴儿体内这例移植手术。接受移植的婴儿患有局部支气管软化症，手术中使用的可吸收支架由聚己内酯构成。
作者指出，患儿母亲在妊娠35周产下的男婴，看起来身体健康，但在6个星期后出现胸壁凹陷和呼吸困难。发生这种情况，意味着在2个月大之前，都需要气管插管，以维持通气。因此，他们用计算机设计了一个患儿气管支架的模型，使用热塑性的生物可吸收材料，通过激光烧结技术制造了一个气管支架。在移植手术中，依靠支架上的孔洞与气管进行固定。在安置支架7天后，开始逐步撤除机械通气机，并在手术后21天完全停止呼吸机支持。一年以后，通过内窥镜造影手术观察患儿的左主支气管，发现一切正常。到目前为止，没有发生过任何支架相关的问题。
国内
目前科学家们使用生物医用高分子材料、无机材料、水凝胶材料或活细胞，已在打印机上成功打印出较小比例的人类耳朵软骨组织、肝脏单元等。
同国际同类打印机相比，国内的3D打印机"Regenovo"不仅实现了无菌条件下的生物材料和细胞3D打印，而且新型的温控单元和打印喷头设计，能够支持从-5℃到260℃熔融的多种生物材料打印。
此外"Regenovo"支持活细胞打印，打印的细胞有着高达90%的存活率。目前打印出来的活细胞存活时间最长为4个月。
不过，从人体细胞、组织乃至器官被"打印"出来，到真正应用于临床，还有相当长一段路需要走。徐铭恩说，这需要多种领域的科学家通力合作。
