直接在体内进行生物打印

在电视剧《西部世界》中，人体部位是建立在机器人框架使用3D打印机。虽然离这个场景还很远，但3D打印机在医学上的应用越来越多。例如,新利18官方可以用来生产身体的部分，如矫形关节和假肢，以及部分骨头，皮肤和血管．然而，这些组织中的大多数是在体外的器械中创建的，并通过手术植入。这样的程序可能涉及到做大外科手术切口，增加了感染的风险，增加了病人的康复时间。而且，由于在组织形成和植入患者体内之间有一段时间的间隔，可能会发生进一步的并发症。为了防止这些并发症，一个科学家团队开发了一种技术，可以直接打印人体组织。

有两个基本组件需要产生一个工程组织:(1)一种液体状的“生物墨水”，由框架材料和活细胞混合而成;(2)生长因子，帮助细胞生长并发育成再生组织。在开发组织直接植入到体内,还有其他的事情要考虑:组织的建设必须进行体温(37°C),组织需要高度有效地柔软,活器官组织和任何程序步骤不应该对病人有害。在目前的方法中，其中一个有害的步骤是应用有害的紫外线对组织的固化是必要的。

Terasaki研究所主任兼首席执行官Ali Khademhosseini博士，来自俄亥俄州立大学机械与航空航天工程系的David J Hoelzle博士和来自宾夕法尼亚州立大学化学工程系的Amir Sheikhi博士合作，生产了一种特殊配方的生物墨水，可直接在体内打印。

“这bio-ink配方在生理温度下是3D打印的，并且可以在体内使用可见光安全地交联。第一作者Ali Asghari Adib博士说。为了构建这种组织，他们使用了机器人3D打印技术，即附着在机器人机器上的喷嘴。新利18官方生物墨水可以通过喷嘴喷射，就像结冰管挤出书写胶一样，只不过是以一种高度精确、可编程的方式。

该团队还研究了将这种生物墨水形成的组织块附着在柔软表面的方法。在试图将这种组织附着在生鸡肉条和琼脂糖上的实验中，该团队采用了一种独特的联锁技术，使用了机器人3D打印机和他们特殊配方的生物墨水。对喷嘴尖端进行了改进，使其能够穿透柔软的表面，并在取出时将生物墨水填满被刺穿的空间;这为组织结构创造了一个锚点。当喷嘴尖端到达表面时，它会释放出一团额外的生物墨水来“锁定”锚。Asghari Adib说:“这种连锁机制可以使支架更牢固地附着在患者体内的软组织基质上。”

组织工程中的这些改进有助于提供低风险、微创的服务腹腔镜如组织或器官缺损修复，工程/植入补片以增强卵巢功能，或创建生物功能疝修补网等程序的选择。这样的选择对病人来说更安全，节省时间，更划算。组织工程设计的进一步修改和其他条件的调整可能增加定制的潜力，从而为提高患者健康带来无限的可能性。

“开发能够治疗各种损伤和疾病的个性化组织对医学的未来非常重要。这里展示的工作解决了制造这些组织的一个重要挑战，因为它使我们能够在手术室直接将正确的细胞和材料送到缺陷处。”Khademhosseini说:“这项工作与我们在Terasaki研究所的个性化植入技术平台相结合，该平台旨在开发解决患者组织缺陷可变性的方法。”