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生物打印是3D打印的一种 ， 它使用细胞和其他生物材料作为“墨水”来制造3D生物结构 。 生物打印材料具有修复人体受损器官、细胞和组织的潜力 ， 未来 ， 生物打印可能会被用来从头开始构建整个器官 ， 这可能会改变生物打印领域 。 研究人员研究了许多不同细胞类型的生物打印 ， 包括干细胞、肌肉细胞和内皮细胞 ， 有几个因素决定了材料是否可以进行生物打印 ， 首先 ， 生物材料必须与墨水中的材料和打印机本身具有生物相容性 ， 此外 ， 印刷结构的机械性能以及器官或组织成熟所需的时间也会影响该过程 。
水基凝胶或水凝胶充当细胞可以在其中茁壮成长的3D结构 ， 含有细胞的水凝胶被打印成特定的形状 ， 水凝胶中的聚合物连接在一起或“交联” ， 使打印的凝胶变得更坚固 ， 这些聚合物可以是天然衍生的或合成的 ， 但应与细胞相容 ， 打印后自发融合成组织的细胞聚集体 。 生物打印如何工作？生物打印过程与3D打印过程有许多相似之处 。 生物打印一般分为以下几个步骤：
预处理：准备基于要生物打印的器官或组织的数字重建的3D模型 ， 这种重建可以基于非侵入式或通过更具侵入性的过程捕获的图像来创建 。 处理：在预处理阶段打印基于3D模型的组织或器官 。 与其他类型的3D打印一样 ， 材料层被连续添加在一起以打印材料 。 后处理：执行必要的程序以将打印件转化为功能性器官或组织 。 这些程序可能包括将打印件放置在一个特殊的腔室中 ， 以帮助细胞正确和更快地成熟 。
与其他类型的3D打印一样 ， 生物墨水可以以几种不同的方式打印 。 每种方法都有其独特的优点和缺点 。 基于喷墨的生物打印的作用类似于办公室喷墨打印机 。 当使用喷墨打印机打印设计时 ， 墨水通过许多微小的喷嘴喷射到纸上 。 这会创建一个由许多小液滴组成的图像 ， 这些液滴是肉眼看不到的 。 研究人员已将喷墨打印应用于生物打印 ， 包括使用热或振动将墨水推过喷嘴的方法 。 这些生物打印机比其他技术更实惠 ， 但仅限于低粘度生物墨水 ， 这反过来又会限制可以打印的材料类型 。
激光辅助生物打印使用激光将细胞从溶液中高精度地移动到表面上 ， 激光加热部分溶液 ， 形成气穴并将细胞移向表面 ， 因为这种技术不需要像基于喷墨的生物打印那样的小喷嘴 ， 所以可以使用不易流过喷嘴的高粘度材料 ， 激光辅助生物打印还允许非常高精度的打印 ， 但是 ， 来自激光的热量可能会损坏正在打印的电池 ， 此外 ， 该技术不能轻易地“放大”以快速大量打印结构 。
【?什么是生物打印？生物打印材料可用于修复受损器官】基于挤出的生物打印使用压力将材料从喷嘴中挤出 ， 以形成固定的形状 ， 这种方法相对通用：通过调节压力可以打印不同粘度的生物材料 ， 但应注意更高的压力更容易损坏细胞 。 基于挤出的生物打印可能会扩大制造规模 ， 但可能不如其他技术那么精确 。 电喷雾和静电纺丝生物打印机分别利用电场来产生液滴或纤维 。 这些方法可以具有高达纳米级的精度 。 然而 ， 它们使用非常高的电压 ， 这可能对电池不安全 。
由于生物打印能够精确构建生物结构 ， 因此该技术可能会在生物医学中找到许多用途 。 研究人员已经使用生物打印技术来引入细胞以帮助在心脏病发作后修复心脏 ， 并将细胞沉积到受伤的皮肤或软骨中 。 生物打印已被用于制造可能用于心脏病患者的心脏瓣膜 ， 构建肌肉和骨骼组织 ， 并帮助修复神经 。 尽管需要做更多的工作来确定这些结果在临床环境中的表现 ， 但研究表明 ， 生物打印可用于帮助在手术期间或受伤后再生组织 。 未来 ， 生物打印机还可以使肝脏或心脏等整个器官从头开始制造并用于器官移植 。
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