生物打印将“打印”器官移植的新篇章

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生物打印技术使用三维打印技术来解决医疗问题。在器官或组织的发育过程中，它可以将细胞、蛋白质、基因、药物和其他生物活性物质精确地排列在空的范围内。这项技术是医学领域具有革命性意义的重大突破，受到全世界科学家和公众的广泛关注。

生物打印技术:一场具有巨大应用潜力的医学革命

生物打印技术通过软件分层、离散和数控成型来塑造生物材料。其主要技术包括三维生物喷墨、纤维挤出成型和激光辅助细胞印刷。这项技术的出现预示着一场新的医学革命即将到来，人类的医学史将被改写。

该技术在医学领域具有广阔的应用前景。目前，它已被用于制作个性化的生物医学材料、药物检测和筛选、癌症或其他疾病的研究等。利用生物印刷技术生产器官或组织开创了器官移植的新时代，给人类健康带来了好消息。利用生物印刷技术制作生物器官的研究目前方兴未艾，但随着这项技术的发展，移植器官资源短缺的问题将得到有效缓解，器官移植的成本将大大降低。此外，通过生物印刷制造的器官移植可以有效减少身体排异反应的发生，有效提高移植成功率。

目前，通过使用生物印刷技术制造生物组织和器官有两种方法，即用于制造具有血管的生物组织和器官的体外印刷技术和用于在病变部位直接再生组织的体内印刷技术。

体外生物印刷:能够形成血管的组织和器官

利用体外生物打印技术生产完整的具有生物活性的器官具有广阔的应用前景，但该技术仍存在诸多困难。在生物学、生物印刷技术、生物印刷材料以及生物印刷的后续成熟过程等许多方面都存在着技术上的局限性。因此，科学家们首先把他们的研究集中在利用生物印刷技术生产生物组织上。

生物组织的体外印刷是一个非常复杂的过程，需要多层细胞的分级排列和组织中血管网络系统的产生。科学家利用体外生物打印技术生产了多种生物组织，其中人工打印的气管、下颌骨和软骨组织已成功应用于临床治疗。然而，很难产生具有高耗氧率的组织，例如心脏、胰腺或肝脏。主要问题是如何整合上述器官的血管静脉中的动脉、静脉和毛细血管。因为在亚微米级打印毛细管非常困难。科学家通过先打印大血管，然后从大血管自然生成毛细血管来实现毛细血管打印。此外，科学家还成功地印制了连接血管和相邻毛细血管的通道，完成了血管重塑。

生物打印材料及其打印后的生长过程对于体外打印生物组织也是至关重要的。生物打印材料会影响生物组织的生物化学(如生长因子、粘附因子和信号蛋白)和物理特性(如细胞外基质的机械强度和结构稳定性)，从而影响细胞生存、分裂和分化的环境。生物打印材料必须具有高机械强度和结构稳定性，并且在生物打印后不能溶解。它可以将干细胞分化成组织特异性细胞系，避免器官移植后的免疫反应。同时，生物墨水必须能够快速固化成型，价格低廉，材料丰富。目前，许多天然或合成生物墨水已经被用于印刷和制造生物组织。生物打印后续过程中的机械和化学刺激对组织的生长和发育也有重要影响。

体内生物打印:在病变部位直接再生组织

体内生物打印主要采用生物喷墨打印技术，可直接在病变部位再生组织和器官，并可整合到原始组织中。这种技术制成的皮肤细胞能有效治疗烧伤，将在战场和灾区救治伤员中发挥巨大作用。

体内打印技术对于病变部位的直接组织再生非常有效。这项技术在临床应用中有许多优点。首先，在病变部位直接印刷生物组织不需要根据病变部位的几何特征预先制备成型模具，从而减少污染并提高细胞活性。第二，在制造某些具有特殊功能的生物组织时，体内印刷可以直接在体内印刷干细胞，然后可以分化成人类所需的细胞类型。第三，体内印刷可以在身体缺陷部位准确排列细胞、基因和其他生物活性物质而不变形。同时，体内印刷技术可以精细地控制组织，例如在不同的细胞层上印刷不同的细胞因子。第四，体内印刷技术可以在不规则形状的病变部位准确地产生组织和器官，并直接再生组织。第五，体内打印技术可以使用自动打印机对身体不均匀的病变部位进行多角度生物打印。

由于其诸多优点，体内生物印刷技术将在医学领域得到广泛应用，但仍需要大量的探索和实践。

(编者:胡彦明)