生物打印突破利用声波创造实验室培养的人体组织

研究人员经常使用实验室培养的人体组织来测试实验性药物疗法。不幸的是，制造这些材料可能非常复杂且成本高昂，因此许多研究人员转而采用其他方法，例如 3D 生物打印——这本身就是一个缓慢而艰苦的过程。然而，现在一种新的打印系统有望大大缩短制造实验室级组织样本所需的时间。该工具不是将精细的细胞材料分层，而是依靠声波来组装各种生物成分。

墨尔本大学柯林斯生物微系统实验室的生物医学工程团队最近设计了一台新机器，能够进行所谓的“动态界面打印”。 《自然》杂志发表的一项研究详细介绍了该 3D 生物打印机已经可以生产从软脑物质到更致密的骨骼和软骨等各种样本，同时克服了当前的许多行业障碍。

柯林斯生物微系统实验室负责人戴维·柯林斯在大学简介中表示：“就像汽车需要精确排列机械部件才能正常运转一样，我们组织中的细胞也必须正确排列。目前的 3D 生物打印机依赖于细胞在没有引导的情况下自然排列，这存在很大的局限性。这些问题通常包括在打印过程中意外损坏细胞，以及组织结构复杂性的限制。”

“细胞定位不正确是大多数 3D 生物打印机无法生成准确代表人体组织的结构的一个重要原因，”柯林斯补充道。

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目前，标准的生物打印也需要两步过程。首先，设备缓慢地一层一层地构建由活细胞组成的结构，通常需要几个小时的时间。这段时间通常会威胁到细胞的生存能力，因为它们会暴露在实验室中。完成后，研究人员必须将组织从打印机物理转移到实验室板上进行成像和分析。这个最后阶段通常会导致细胞培养物受损，使其变得毫无用处。

然而，他的团队的 3D 打印机提供了一种更安全、更可定制且速度更快的替代方案。与大多数 3D 打印策略不同，新设备使用声波以所需的方向振动微气泡来排列特定细胞。一旦放置到位，研究人员就可以操纵这些基础结构生长并成熟为更复杂的人体组织。

生物打印机完成这些任务的速度也比基于层的 3D 打印机快得多。新方法的速度大约是传统方法的 350 倍，只需几秒钟即可完成一项工作。另一个好处是它能够直接打印在实验室板上，确保组织生长不受干扰、无菌，并且不易受损。
墨尔本大学的研究人员相信，通过进一步的测试和改进，医疗机构有朝一日可能会拥有 3D 生物打印机，能够在短短几分钟内利用患者收集的细胞制作数百个特定疾病的微型模型。