生物打印现惊人突破：声波培育人体组织

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，制造这些材料的过程可能复杂且成本高昂，导致许多研究人员转向替代方法，例如 3D 生物打印——这本身就是一个缓慢、艰苦的过程。然而，现在，一种新的打印系统有望大幅缩短创建实验室级别组织样本所需的时间。 […]

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，制造这些材料的过程可能复杂且成本高昂，导致许多研究人员转向替代方法，例如 3D 生物打印——这本身就是一个缓慢、艰苦的过程。然而，现在，一种新的打印系统有望大幅缩短创建实验室级别组织样本所需的时间。并且该工具并非分层放置精细的细胞材料，而是依靠声波来组装各类生物成分。

墨尔本大学柯林斯生物微系统实验室的一个生物医学工程团队最近设计了一种新机器，能够达成他们所谓的“动态界面打印”。正如发表在《自然》杂志上的一项研究中所详述的那样，这种 3D 生物打印机已经能够生产从柔软的脑组织到更致密的骨骼和软骨等样本，同时克服了当前行业中的许多障碍。

“就像汽车需要其机械部件精准排列才能正常运转，我们组织里的细胞也得正确排列，”柯林斯生物微系统实验室的负责人大卫·柯林斯在大学简介里讲道。“当前的 3D 生物打印机依靠细胞自然排列，没有引导，这存在着极大的局限性。这些问题通常有在打印过程中意外损伤细胞，还有组织结构复杂程度方面的限制。”

“细胞定位不准确是大多数 3D 生物打印机没法生成能准确代表人体组织结构的一个重要原因，”柯林斯补充道。

目前，标准的生物打印也需要一个两步走的过程。首先，设备会慢慢地逐层构建一个由活细胞组成的结构，这通常需要数小时。由于在实验室中的长时间暴露，这么长的时间常常威胁到细胞的活力。一旦完成，研究人员必须接着将组织从打印机物理转移到实验室培养板上以进行成像和分析。这个最后阶段常常导致细胞培养物受损，使其失去作用。

然而，他的团队的 3D 打印机提供了一种更安全、更具可定制性且速度更快的替代方案。与大多数 3D 打印策略不同，新设备利用声波在所需方向使微观气泡振动，以排列特定细胞。一旦放置到位，研究人员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式的 3D 打印机快得多。新方法的速度大约是传统方式的 350 倍，仅需几秒钟即可完成一项工作。另一个好处在于它能够直接在实验室培养皿上进行打印，确保组织生长不受干扰、无菌且不易受损。

墨尔本大学的研究人员认为 ，通过进一步的测试和改进，医疗机构可能有一天会拥有 3D 生物打印机，能够在短短几分钟内使用患者采集的细胞生成数百个关于其特定疾病的微型模型。