生物列印支架及細胞列印詳解

生物3D列印有以下主要研究領域：皮膚、骨組織、血管、器官（比如心臟，腎臟，胎盤，卵巢等等、藥物和營養物控釋。

今天我們就繼續來講一講骨組織及血管列印的基礎：生物支架列印及細胞列印。

生物支架列印

細胞的生長繁殖、新陳代謝等生命活動需要一定的內環境，生物材料支架為細胞提供了類似體內環境的場所。支架由可降解吸收的生物材料列印而成，與相應的細胞混合成體外組織或器官模型，放置於培養箱或實驗動物體內培養，最終得到理想的列印產物。

支架的宏觀構造體現在組織器官的整體形狀 (如病人和器官個體差異性 、解剖學特點)，微觀結構反映在支架的內部架構( 如孔隙大小、形狀 、空間分布和孔隙互連)，納米級構造表現在支架 的表面修飾( 如細胞黏附、增殖和分化的生物分子黏結劑) 。理想的軟骨組織工程支架材料應具有以下特點：

* 良好的組織相容性；

* 良好的生物可降解性；

*有效的表面活性；

*一定的可塑性 ；

*有三維多孔結構。

血管列印是生物列印的基礎，有了血管里養分的供應，列印組織器官才能存活。血管3D列印目前一般採用支架材料+種子細胞的列印方式。種子細胞為血管 內皮細胞或可誘導分化的幹細胞。支架材料主要有人工合成多聚體，以聚乳酸為代表。

一些學者利用纖維素、膠原、聚乳酸羥基乙酸共聚物等原材料列印出支架，然後將脂肪幹細胞「嫁接」到支架內，接著誘導脂肪幹細胞分化生成血管內皮細胞和平細胞，成功列印出人工血管。

細胞列印

支架技術的空間解析度限制了細胞滲透到支架材料內部的速度，且不能實現高效率均勻貫穿整個支架；無法精確 地將不同種類的細胞按照人體組織器官的結構準確定位，並形成類似於天然組織器官的三維結構 ；固體支架由聚乳酸(PLA) 製成 ，較堅硬 。在製造可收縮性的組織如心臟血 管方面效果不好；用 固體支架接種 細胞會導致血管化的缺失，氧供不足，易引起組織或器官的壞死。

而細胞列印技術能夠將細胞、生長因子和支架結合在一起形成一個完整的整體結構，且各種類型的細胞能夠按照正常的解剖結夠準確定位，通過細胞、生長因子、支架之問的相互作用，行駛正常的生物學功能，因此，細胞列印被認為是組織工程 中 最有潛力的技術」。

目前細胞列印主要有以下幾種：

*激光引導直寫

*立體光刻印刷

*細胞直接三維受控組裝技術

*聲控列印

*基於細胞噴射的生物繪圖，生物三維列印技術

*噴墨細胞列印

*批量細胞列印

展望

目前3D列印在生物醫學領域的應用相對比較單一，忽視了器官、組織和系統間的相互聯繫。血管列印是實現組織、器官列印的基礎，離開了血管里血液的供應，細胞無法存活。生物材料支架是人體生物列印的主流，要想真正實現能植入人體的生物列印，需要生物支架及工血管的混合列印，以及對人體細胞黏附、生長、分化機制的研究和各種生物材料結構與列印工藝的研究。(Miss Zhang整理編譯）

參考文獻：

楊道朋、夏旭

中國組織工程研究所 第21卷第18期

李新春、劉濤

新疆醫學 第46卷 第11期

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