3D生物打印技術(shù)：發(fā)展趨勢及啟示

自從21世紀(jì)初3D生物打印技術(shù)的研究發(fā)表以來，人們對將這種創(chuàng)新的生物制造方法用于更廣泛的生物應(yīng)用產(chǎn)生了濃厚的興趣。3D生物打印技術(shù)能夠逐層精確定位生物材料、活細(xì)胞、生長因子、藥物和其他生物活性成分，這為構(gòu)建3D功能組織帶來了的諸多優(yōu)勢。

發(fā)展到今天，生物打印通過3D組織建模在再生醫(yī)學(xué)、藥物開發(fā)、個性化醫(yī)學(xué)和系統(tǒng)生物學(xué)的新方法中占據(jù)著重要的角色，將當(dāng)前的前景轉(zhuǎn)變?yōu)樯镝t(yī)學(xué)研究，并對現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的未來產(chǎn)生了重大影響。

3D生物打印技術(shù)的發(fā)展趨勢

我們通?？梢詫⑸锎蛴〖夹g(shù)分為四大類：（a）立體光刻（b）噴墨（c）激光輔助（d）擠壓。雖然每種3D打印方法都有其優(yōu)點(diǎn)和好處，但是擠出式生物打印產(chǎn)生了最大的影響，并將繼續(xù)在塑造3D生物打印技術(shù)方面發(fā)揮著重要作用。

基于擠壓的生物打印機(jī)即通過機(jī)械或氣動力由噴嘴逐層沉積生物墨水，已成為近年來研究的技術(shù)。與其他生物打印方法相比，基于擠壓的生物打印技術(shù)具有成本效益高、打印速度相對較快、與多種生物材料兼容等優(yōu)點(diǎn)，是初學(xué)者最容易使用的技術(shù)。

3D生物打印應(yīng)用趨勢

由于我們考慮了生物打印的短期和長期應(yīng)用：從基礎(chǔ)細(xì)胞生物學(xué)研究到用于臨床前藥物測試的3D組織/疾病模型和再生醫(yī)學(xué)，我們提出了與3D生物打印技術(shù)研究相關(guān)的三個主要主題。

應(yīng)用驅(qū)動研究

在所有與3D生物打印技術(shù)相關(guān)的出版物中，約有40%提及3D生物打印在特定器官或組織中的應(yīng)用。其中骨、血管組織、神經(jīng)組織和關(guān)節(jié)軟骨占報告出版物的50%以上。自2011年以來，3D生物打印組織已被用作疾?。ɡ绨┌Y模型）體外研究的病理模型，主要應(yīng)用于高通量篩查和新藥開發(fā)。

生物材料和細(xì)胞研究

生物墨水的新配方一直是3D生物打印技術(shù)中最令人興奮的研究課題之一。生物材料的研究在所有3D生物打印技術(shù)出版物中的占比約為25%，主要集中于研究聚合物，以獲得適合每種應(yīng)用且具有機(jī)械、化學(xué)和生物特性的生物墨水。

生物墨水的另一個關(guān)鍵組成部分是細(xì)胞。針對應(yīng)用于3D生物打印的細(xì)胞類型的研究約占所有出版物的15%，主要集中于研究不同類型干細(xì)胞（例如間充質(zhì)干細(xì)胞、誘導(dǎo)多能干細(xì)胞、脂肪衍生干細(xì)胞）的生存能力、分化和成熟。最近球體和有機(jī)物也被用于生物打印，并在這些年受到關(guān)注，為轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)和3D疾病建模帶來了令人興奮的發(fā)展。

過程驅(qū)動的研究

新3D生物打印技術(shù)和平臺的開發(fā)旨在設(shè)計分辨率更高、成本效益更好、打印速度更快、對細(xì)胞損傷更小的系統(tǒng)。此外，開發(fā)這些新策略是為了創(chuàng)造更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)可以更好地概括體內(nèi)人類生物學(xué)。

隨著我們減少對動物研究的依賴，我們注意到在生物醫(yī)學(xué)研究方案中采用3D生物打印技術(shù)的興趣越來越大。3D組織和細(xì)胞培養(yǎng)以及芯片上的器官提供了創(chuàng)新的解決方案，通過重建由人體細(xì)胞和基于組織的材料組成的生理相關(guān)的3D結(jié)構(gòu)來加速基于人類的體外模型的發(fā)展，這些3D結(jié)構(gòu)包括了人體器官、組織和疾病的結(jié)構(gòu)和功能。要了解如何將3D生物打印添加到您的研究中，請聯(lián)系我們獲取更多信息。