打印器官不是梦?以技术的名义,引爆生物医疗领域!生物前沿

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楼主 2019-05-15 18:13:35
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导读

3D生物打印技术日趋成熟,已经广泛应用到各种领域。4D生物打印技术为生物工程打开了一扇新的大门,它将作为一个新工具用来解决组织工程和药物传递方面的问题。一起来了解!



打印功能组织和器官不是梦


      3D生物打印技术日趋成熟,已经广泛应用到各种领域,它通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加,最终把计算机上的蓝图变成实物。所谓的生物打印就是利用3D生物打印技术,以生物相容性材料和活细胞为材料,打印出复杂三维功能组织结构。这些打印出来的功能组织和器官,可以应用到多个生物医学领域,比如器官移植、药物筛选等领域。



       尽管有这么多好处和应用,但是3D生物打印技术有一个主要的缺点:它只考虑打印对象的初始状态,并且假定打印对象是静态的,无生命的。为了解决这个问题,“4D生物打印技术”应势而生。


        所谓“4D打印技术”,就是在传统3D打印技术中再加入“时间”变量,不仅包含3D的长、宽和高3个维度,更增加了一个时间维度,使打印出的物体可以随着时间推移在形态结构上自我进行智慧调整,最终自动达到预先设计要求。


        此外,与其他的细胞沉淀技术像电喷雾和细胞喷射法对比,会发现由于电喷雾针头直径的限制,导致较低的空间分辨率。另外,螺杆挤压法对材料要求很高,只有材料满足高温软化,低温硬化需求时,才能生成细胞组织。

 


4D生物打印技术为生物工程打开新大门


       4D生物打印技术的材料是响应生物相容性材料,这些材料能根据外界刺激(包括温度、水、磁场等)转变功能重塑形态,从而制造出更复杂的类似于肝和心脏等原生组织结构。因此,4D生物打印技术将对功能组织或器官的生物打印做出重大贡献。



       基于细胞成熟4D生物打印技术,如能控制细胞排列,就可以更好地模仿体内组织。例如,血管通常包括三层:内皮细胞、平滑肌细胞和成纤维细胞。利用4D技术,如果细胞定位(尤其是平滑肌细胞的方向)可以控制,结构可以功能化,这样打印出来的物质会更像人体的。总之,4D生物打印技术为生物工程打开了一扇新的大门,它将作为一个新工具用来解决组织工程和药物传递方面的问题。


引入工业生产将大大降低产品成本


       无论是德国工业4.0、美国工业互联网,还是“中国制造2025”,不管是哪一种工业生产模式,在产业生产的过程中都需要大量的组装费用,将4D生物打印技术引入到工业生产的过程中,可以免去组装费用,从而大大降低产品的生产成本。



       4D生物打印技术可以根据用户的需求,随时生产出客户所需要的产品,满足用户个性化需求,实现个性化定制,这样企业还可以根据客户的需求进行实时制造,不需要进行原材料囤积,企业也就不用担心资金链熔断的问题,减小资金运转的压力。


       4D生物打印技术未来的一个工作任务,是通过调节外部刺激精确控制4D生物打印方向、功能、形状等微观的东西。提高打印分辨率可能是实现变形的精确控制一个方案,我们应该投入更多的精力来研究敏感的生物材料,来提高打印分辨率。




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