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3D生物打印

通过3D生物打印构建的组织工程人耳和鼻子图示

3D生物打印是一种利用生物材料、活细胞和活性生物分子进行增材制造的过程,制造模拟自然组织特征的结构。生物打印与3D打印的不同之处主要在于,将活细胞添加至无毒的水凝胶中,模拟细胞外基质环境,支持打印后细胞粘附,增殖和分化。

生物打印过程从3D成像开始,获得组织的精确尺寸。与常规3D打印类似,生物3D打印也使用逐层指令创建数字模型,便于制作物理的3D物体。为了优化细胞存活力,确保打印分辨率足以使细胞均匀分布,需要无菌打印条件。根据不同的应用,将支持细胞生长的生物材料(如藻酸盐,胶原蛋白,明胶或透明质酸),与活细胞结合形成生物墨水。运用高度受控的逐层方法,通过挤出、喷墨或激光3D打印技术沉积生物墨水。这些3D组织结构通过紫外线、化学刺激或加热方式固化,获得稳定的生长环境。

由于高度的可控性,3D生物打印已成为药物测试和临床试验、功能器官替代、再生医学以及其他化妆品和个人护理领域生物打印应用的关键研究技术。研究人员正在积极研发医学领域3D打印的新材料和新打印方法,以便能调整打印所得结构物的性能,更好地模拟皮肤、骨骼和软骨、神经、心脏、肌肉和牙齿组织的机械特性。


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