打印器官不是夢?以技術的名義,引爆生物醫療領域!生物前沿

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樓主 2019-05-15 18:13:35
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導讀

3D生物打印技術日趨成熟,已經廣泛應用到各種領域。4D生物打印技術為生物工程打開了一扇新的大門,它將作為一個新工具用來解決組織工程和藥物傳遞方面的問題。一起來了解!



打印功能組織和器官不是夢


? ? ? 3D生物打印技術日趨成熟,已經廣泛應用到各種領域,它通過電腦控制把“打印材料”一層層疊加,最終把計算機上的藍圖變成實物。所謂的生物打印就是利用3D生物打印技術,以生物相容性材料和活細胞為材料,打印出復雜三維功能組織結構。這些打印出來的功能組織和器官,可以應用到多個生物醫學領域,比如器官移植、藥物篩選等領域。



? ? ? ?盡管有這么多好處和應用,但是3D生物打印技術有一個主要的缺點:它只考慮打印對象的初始狀態,并且假定打印對象是靜態的,無生命的。為了解決這個問題,“4D生物打印技術”應勢而生。


? ? ? ? 所謂“4D打印技術”,就是在傳統3D打印技術中再加入“時間”變量,不僅包含3D的長、寬和高3個維度,更增加了一個時間維度,使打印出的物體可以隨著時間推移在形態結構上自我進行智慧調整,最終自動達到預先設計要求。


? ? ? ? 此外,與其他的細胞沉淀技術像電噴霧和細胞噴射法對比,會發現由于電噴霧針頭直徑的限制,導致較低的空間分辨率。另外,螺桿擠壓法對材料要求很高,只有材料滿足高溫軟化,低溫硬化需求時,才能生成細胞組織。

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4D生物打印技術為生物工程打開新大門


? ? ? ?4D生物打印技術的材料是響應生物相容性材料,這些材料能根據外界刺激(包括溫度、水、磁場等)轉變功能重塑形態,從而制造出更復雜的類似于肝和心臟等原生組織結構。因此,4D生物打印技術將對功能組織或器官的生物打印做出重大貢獻。



? ? ? ?基于細胞成熟4D生物打印技術,如能控制細胞排列,就可以更好地模仿體內組織。例如,血管通常包括三層:內皮細胞、平滑肌細胞和成纖維細胞。利用4D技術,如果細胞定位(尤其是平滑肌細胞的方向)可以控制,結構可以功能化,這樣打印出來的物質會更像人體的。總之,4D生物打印技術為生物工程打開了一扇新的大門,它將作為一個新工具用來解決組織工程和藥物傳遞方面的問題。


引入工業生產將大大降低產品成本


? ? ? ?無論是德國工業4.0、美國工業互聯網,還是“中國制造2025”,不管是哪一種工業生產模式,在產業生產的過程中都需要大量的組裝費用,將4D生物打印技術引入到工業生產的過程中,可以免去組裝費用,從而大大降低產品的生產成本。



? ? ? ?4D生物打印技術可以根據用戶的需求,隨時生產出客戶所需要的產品,滿足用戶個性化需求,實現個性化定制,這樣企業還可以根據客戶的需求進行實時制造,不需要進行原材料囤積,企業也就不用擔心資金鏈熔斷的問題,減小資金運轉的壓力。


? ? ? ?4D生物打印技術未來的一個工作任務,是通過調節外部刺激精確控制4D生物打印方向、功能、形狀等微觀的東西。提高打印分辨率可能是實現變形的精確控制一個方案,我們應該投入更多的精力來研究敏感的生物材料,來提高打印分辨率。




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