微流控 3D 生物打印可以更好地复制细胞结构

在美国史蒂文斯理工学院，一组研究人员目前正致力于开发一种基于微流体的生物打印方法。这种微流体生物打印是一种处理具有微米范围特征的流体的技术。有趣的是，这个项目将使研究人员能够在比以往任何时候都小得多的规模上开展工作，甚至可以创造任何类型的人体组织。研究人员可以非常精确地再现人体细胞的生物学特性，从而推进器官移植等工作。 

在 Robert Chang 教授的带领下，该团队开发了一种计算模型来加速微流控生物打印并促进器官发育。根据美国卫生与公众服务部卫生资源与服务管理局移植处 (DoT) 的数据，目前有 105,940 人在国家移植等候名单上。缺乏可供移植的器官对全国人民来说是致命的，而这个问题可能会通过 3D 打印得到解决。您可能知道，生物打印能够复制定制的细胞结构，以促进例如皮肤甚至器官的创建. 尽管我们距离获得 3D 打印的心脏或功能齐全的肾脏还很遥远，但正如这一最新进展所清楚表明的那样，进展是真实的。 

这个美国团队进行的研究可以打破平衡。这尤其是因为它基于微流体。市场上的其他生物3D打印机主要以挤压为主，即逐层挤压油墨，厚度约为200微米。然而，多亏了微流控生物打印，它有可能下降到只有几十微米，这样的规模就更接近于细胞本身的规模。罗伯特张解释说：“在不需要人类捐赠者的情况下创造新的器官来订购和挽救生命将对医疗保健带来巨大的好处。然而，要达到这个目标是很棘手的，因为使用“生物墨水”——充满培养细胞的水凝胶——打印器官需要对打印的微纤维的几何形状和尺寸进行一定程度的精细控制，而目前的 3D 打印机根本无法实现。”

通过尽可能接近人体细胞的规模，该团队将能够重现每个细胞的更详细的生物学特征。该团队开发了一种微流控打印头的计算机模型，用于控制流速和流体动力学等参数。该模型允许它修改生物打印结构的几何形状和材料特性。最重要的是，它提供了混合几种生物墨水的可能性，因此可以混合几种类型的细胞，以设计更复杂的器官。

到目前为止，研究人员表示他们已经使用 3D 打印支架打印了膀胱。但通过结合多种生物墨水，他们希望走得更远。Robert Chang 总结说：“能够以这种规模进行操作，同时精确混合生物墨水，使我们能够复制任何组织类型。这项技术仍然很新，我们不知道它会带来什么。但我们知道它将为创造新结构和重要的新型生物学打开大门。”