在体内打印个性化组织和器官：再生医学的突破

作者：凯特-库伦，IOP 出版社

Bioprinting personalized tissues and organs within the body: A breakthrough in regenerative medicine

原位生物打印技术可以在体内直接合成个性化组织和器官，有可能为再生医学和器官移植铺平道路。图片来源：Pagan 等人

原位生物打印技术涉及直接在体内三维打印生物相容性结构和组织，在过去几年中取得了稳步进展。在最近的一项研究中，一个研究小组开发了一种手持式生物打印机，解决了以往设计的主要局限性，即打印多种材料和控制打印组织理化性质的能力。这种设备将为再生医学、药物开发和测试以及定制矫形器和假肢的广泛应用铺平道路。

通过替换、修复或再生受损组织和器官，再生医学的出现极大地改善了全球患者的生活。它是解决器官捐献者缺乏或移植相关风险等难题的一个前景广阔的方案。再生医学的主要进展之一是现场（或 "原位"）生物打印，它是三维打印技术的延伸，用于在人体内直接合成组织和器官。它在促进缺损组织和器官的修复和再生方面显示出巨大的潜力。

尽管该领域已取得重大进展，但目前使用的原位生物打印技术并非没有局限性。例如，某些设备只能与特定类型的生物墨水兼容，而其他设备一次只能打印出小块组织。此外，这些设备的设计通常比较复杂，因此价格昂贵，限制了其应用范围。

加拿大维多利亚大学的 Erik Pagan 先生和 Mohsen Akbari 副教授等人组成的研究小组在《生物制造》（Biofabrication）杂志上发表了一项突破性研究，他们开发了一种手持式原位生物打印机，采用方便的模块化设计，可以打印复杂的生物兼容结构。

"二十年前，我母亲被诊断出患有乳腺癌，最终导致乳房被切除。这严重影响了她的生活。这让我意识到，像手持生物打印这样的技术不仅可以帮助开发用于乳房重建的个性化植入物，使其与患者组织的形状和大小相匹配，还可以用来创建肿瘤模型，用于乳腺癌生物学研究。Akbari 教授在谈到这项研究的动机时说："这种应用可以大大改善受影响患者的治疗效果。

该手持设备的一个主要特点是配有多个生物墨盒，每个墨盒都由气动系统独立控制。因此，设备操作员可以充分控制印刷混合物，从而更容易开发出具有所需特性的结构。此外，该设备还有一个冷却模块和一个发光二极管光固化模块，可提供额外的控制功能。

这种多功能原位生物打印机有多种应用。Akbari 教授解释说："原位生物打印适用于修复因创伤、手术或癌症造成的大面积缺损，这需要大规模的组织构建。从长远来看，这项技术可以消除对器官捐献者的需求，同时还能降低移植手术的相关风险，让患者享受更健康长寿的生活。"

这种设备的另一个值得注意的潜在应用是生产给药系统。操作人员可以构建支架或结构，在体内特定位置释放精确数量的药物和细胞。这将提高药物的效率，最大限度地减少药物的副作用，并提高药物的安全性。本文报道的技术还可以让科学家开发出更精确的药物测试模型，从而加快新药的发现。

此外，它还具有开发定制假肢和整形植入物的潜力。由于其便携性，这种生物打印机可以帮助医生更准确、更方便地匹配病人的组织解剖结构，从而提高生物打印结构的功能性和美观性。

这项研究的结果将使致力于改善再生医学领域的研究人员和医生受益匪浅，并促进合作研究，从而加快这项技术的进一步发展。

(责任编辑：泉水)

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