3D生物打印技術(shù)：發(fā)展趨勢及啟示

自從21世紀(jì)初3D生物打印技術(shù)的研究發(fā)表以來，人們對將這種創(chuàng)新的生物制造方法用于更廣泛的生物應(yīng)用產(chǎn)生了濃厚的興趣。3D生物打印技術(shù)能夠逐層精確定位生物材料、活細(xì)胞、生長因子、藥物和其他生物活性成分，這為構(gòu)建3D功能組織帶來了的諸多優(yōu)勢。

發(fā)展到今天，生物打印通過3D組織建模在再生醫(yī)學(xué)、藥物開發(fā)、個性化醫(yī)學(xué)和系統(tǒng)生物學(xué)的新方法中占據(jù)著重要的角色，將當(dāng)前的前景轉(zhuǎn)變?yōu)樯镝t(yī)學(xué)研究，并對現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的未來產(chǎn)生了重大影響。

3D生物打印技術(shù)的發(fā)展趨勢

我們通常可以將生物打印技術(shù)分為四大類：（a）立體光刻（b）噴墨（c）激光輔助（d）擠壓。雖然每種3D打印方法都有其優(yōu)點和好處，但是擠出式生物打印產(chǎn)生了最大的影響，并將繼續(xù)在塑造3D生物打印技術(shù)方面發(fā)揮著重要作用。

基于擠壓的生物打印機即通過機械或氣動力由噴嘴逐層沉積生物墨水，已成為近年來研究的技術(shù)。與其他生物打印方法相比，基于擠壓的生物打印技術(shù)具有成本效益高、打印速度相對較快、與多種生物材料兼容等優(yōu)點，是初學(xué)者最容易使用的技術(shù)。

3D生物打印應(yīng)用趨勢

由于我們考慮了生物打印的短期和長期應(yīng)用：從基礎(chǔ)細(xì)胞生物學(xué)研究到用于臨床前藥物測試的3D組織/疾病模型和再生醫(yī)學(xué)，我們提出了與3D生物打印技術(shù)研究相關(guān)的三個主要主題。

應(yīng)用驅(qū)動研究

在所有與3D生物打印技術(shù)相關(guān)的出版物中，約有40%提及3D生物打印在特定器官或組織中的應(yīng)用。其中骨、血管組織、神經(jīng)組織和關(guān)節(jié)軟骨占報告出版物的50%以上。自2011年以來，3D生物打印組織已被用作疾病（例如癌癥模型）體外研究的病理模型，主要應(yīng)用于高通量篩查和新藥開發(fā)。

生物材料和細(xì)胞研究

生物墨水的新配方一直是3D生物打印技術(shù)中最令人興奮的研究課題之一。生物材料的研究在所有3D生物打印技術(shù)出版物中的占比約為25%，主要集中于研究聚合物，以獲得適合每種應(yīng)用且具有機械、化學(xué)和生物特性的生物墨水。

生物墨水的另一個關(guān)鍵組成部分是細(xì)胞。針對應(yīng)用于3D生物打印的細(xì)胞類型的研究約占所有出版物的15%，主要集中于研究不同類型干細(xì)胞（例如間充質(zhì)干細(xì)胞、誘導(dǎo)多能干細(xì)胞、脂肪衍生干細(xì)胞）的生存能力、分化和成熟。最近球體和有機物也被用于生物打印，并在這些年受到關(guān)注，為轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)和3D疾病建模帶來了令人興奮的發(fā)展。

過程驅(qū)動的研究

新3D生物打印技術(shù)和平臺的開發(fā)旨在設(shè)計分辨率更高、成本效益更好、打印速度更快、對細(xì)胞損傷更小的系統(tǒng)。此外，開發(fā)這些新策略是為了創(chuàng)造更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)可以更好地概括體內(nèi)人類生物學(xué)。

隨著我們減少對動物研究的依賴，我們注意到在生物醫(yī)學(xué)研究方案中采用3D生物打印技術(shù)的興趣越來越大。3D組織和細(xì)胞培養(yǎng)以及芯片上的器官提供了創(chuàng)新的解決方案，通過重建由人體細(xì)胞和基于組織的材料組成的生理相關(guān)的3D結(jié)構(gòu)來加速基于人類的體外模型的發(fā)展，這些3D結(jié)構(gòu)包括了人體器官、組織和疾病的結(jié)構(gòu)和功能。要了解如何將3D生物打印添加到您的研究中，請聯(lián)系我們獲取更多信息。