新型3D印表機可以創建複雜的生物組織

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Khademhosseini設計的3D印表機有兩個關鍵組件：定製的微流體晶元（如上圖所示）和數字微鏡。圖片來源：Amir Miri

美國加州大學洛杉磯分校（UCLA）Samueli工程學院的研究團隊開發出一種特殊改裝的3D印表機。它能用多種材料製造出治療性的生物材料。這項成果使按需列印複雜的可用於移植和其他手術的人造組織向前邁進了一步。

UCLA的Samueli工程學院的工程學教授Ali Khademhosseini主導了這項研究，他說：「生物組織是非常複雜的結構體，所以，為了製造出具有正常功能的人造組織，我們必須重現這種複雜性。我們的這項研究提供了一種利用多種不同材料製造複雜生物相容性結構的新方法。」這項研究近日已發表在《Advanced Materials》上。

該技術利用一種被稱為立體光刻基於光的工藝，並利用了一種由Khademhosseini設計的定製化3D印表機。這個印表機擁有兩個關鍵組件。第一個組件是定製化的微液體晶元，這是一種微小的平台，類似於電腦晶元的尺寸，帶有多個入口，每個入口能夠「列印」一種不同的材料。另一個組件是數字微鏡，它由超過一百萬的微小鏡片組成，每個微鏡都可以獨立移動。

研究人員使用不同類型的水凝膠，在通過印表機之後形成支撐組織生長的支架。微鏡引導光照射到列印表面，被照亮的區域指示出被3D列印的物體的輪廓。光還能夠觸發材料中的分子鍵形成，這能使膠狀材料變為固體材料。在3D對象被列印時，微鏡陣列改變光照模式以指示每一個新層面的形狀。

這一過程首次被用於使用多種材料的自動化立體光刻生物列印，這相對於傳統的立體光刻生物列印來說是一個進步，傳統的方法只使用一種材料。雖然演示設備只使用了四種生物墨水，但是研究人員們稱，這個技術可以根據需要使用更多的生物墨水。

研究人員最初利用該技術製造出簡單的形狀，比如金字塔。後來，他們製造出複雜的三維結構，模擬部分肌肉組織以及肌肉骨骼結締組織。他們還列印出了模擬具有血管網路的腫瘤組織，可以將其用於研究癌症的生物模型。他們將被列印出來的結構移植到小鼠身上進行測試，並沒有出現排異反應。

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