生物技術革命：什麼是3D生物列印

什麼是3D生物列印？

生物印記是一種增材制造過程，将諸如細胞和生長因子之類的生物材料結合在一起，以建立模仿天然組織的類似組織的結構。

3D列印

該技術使用一種稱為生物墨水的材料以逐層 方式建立這些結構。該技術廣泛應用于醫學和生物工程領域。最近，該技術甚至在用于重建和再生的軟骨組織的生産方面取得了進步。

本質上，生物列印的工作方式與正常3D列印類似。數字模型逐層成為實體3D對象。然而，在這種情況下，利用活細胞懸浮液代替熱塑性塑膠或樹脂。

是以，為了優化細胞生存力并獲得适合正确的細胞基質結構的列印分辨率，必須保持無菌的列印條件。這樣可以確定複雜組織的準确性，必要的細胞間距離以及正确的輸出。

該過程主要涉及準備，印刷，成熟和應用。這可以概括為三個關鍵步驟：

預生物列印涉及建立列印機将産生的數字模型。使用的技術是計算機斷層掃描（CT）和磁共振成像（MRI）掃描。

生物列印是實際的列印過程，其中将生物墨水放置在列印機墨盒中，然後根據數字模型進行沉積。

後生物印刷是對印刷零件的機械和化學刺激，進而為生物材料建立穩定的結構

生物列印如何工作？

基于擠出，噴墨，聲學或雷射技術，存在幾種生物列印方法。盡管類型多種多樣，但是典型的生物列印過程具有或多或少的标準步驟系列：

3D成像：要擷取組織的确切尺寸，可使用标準的CT或MRI掃描。3D成像應提供完美的組織配合，而外科醫生幾乎不需要或不需要進行任何調整。

3D模組化： 使用AutoCAD軟體生成藍圖。該藍圖還包括詳細的逐層指令。在此階段可以進行微調，以避免缺陷的轉移。

Bioink的制備： Bioink 是活細胞和相容性基質（例如膠原蛋白，明膠，透明質酸，蠶絲，藻酸鹽或納米纖維素）的組合。後者為細胞提供了生長的支架并提供了賴以生存的營養。完整的物質取決于患者，并具有特定的功能。

列印： 3D列印過程涉及逐層沉積生物墨水，其中每層的厚度為0.5毫米或更小。較小或較大沉積物的輸送高度取決于噴嘴的數量和要列印的薄紙的種類。混合物以高粘度流體的形式從噴嘴中流出。

固化：發生沉積時，該層開始為粘性液體并固化以保持其形狀。随着更多的層連續沉積，會發生這種情況。共混和固化的過程稱為交聯，可以借助紫外線，特定的化學物質或熱量（也通常通過紫外線光源輸送）來輔助。

為什麼生物列印很重要？

生物列印的最大重要性在于模仿人類組織和器官實際微觀和宏觀環境的最終組織狀結構。這在藥物測試和臨床試驗中至關重要，例如可以大大減少對動物試驗的需求。

當不需要人體的活組織和器官時，這項嶄新的技術還提供了其他巨大的機會。一個例子是使用人工影響的組織測試疾病的治療方法。

該過程還可以根除與器官捐贈和移植相關的頭痛。除了缺乏可用的器官外，整個過程還從道德和倫理角度受到批評。

器官置換是主要目标，但與此同時也可以進行組織修複。

應用領域

以下是生物列印的一些主要應用領域：

由于重要器官衰竭的高發，人工器官是該技術的最大推動力之一。3D列印器官的可用性有助于更快，更快地解決器官相關問題，這對患者和他們的家人以及醫療系統至關重要。

當進行3D列印時，開發用于藥物測試的組織是一種更具成本效益和道德的選擇。它還有助于識别藥物的副作用，并允許以經驗證的安全劑量向人服用推薦的藥物。

整容手術，尤其是整形手術和皮膚移植，也将從這項技術中受益。在該特定應用中，生物印刷的皮膚組織可以商業化。一些3D列印的組織已經被生物列印以用于治療目的的研究。

骨組織再生以及修複和牙科應用。

生物印刷還有其他多種用途和應用，包括生産食品，例如肉類和蔬菜。

從應用程式清單中來看，很明顯生物列印隻會繼續發展。它肯定會從道德和倫理角度證明其價值，這一直是與自然相關技術的主要挑戰。