供稿人:顾恒 连芩 发布日期：2018-09-13
将3D技术应用到皮肤组织工程是当下研究的热点之一。目前，实验室中的生物3D打印设备由于体积较大，结构复杂，运动空间有限且价格高昂，设备的灵活性和适用性受到制约。
为了提高3D打印设备的适用性，多伦多大学研究人员以面向临床应用为目标，设计了一款手持式3D打印机（如图1所示），它可以在损伤部位直接打印生物墨水，实现原位打印。因为采用模块化设计，具有结构紧凑、体积小巧（质量小于1千克）、操作简便等优势。
图 1 设备原理图
真实皮肤可分为表皮层、真皮层和皮下组织，为适用不同程度的皮肤损伤，手持式3D打印机喷头采用分层结构（如图2所示），不同层之间可以选用透明质酸、胶原、纤维蛋白等多种生物材料，也在材料中加入活细胞。将喷嘴对准损伤部位，依靠导轮在皮肤表面一边移动一边打印“生物墨水”，直到完全覆盖缺损部位。
图 2 喷头实物图（左）和示意图（右）
喷头除在竖直方向上具有分层结构，在水平方向上并列排布多个出口（如图3所示），可以将条纹状、斑点状突出物镶嵌到每一层中。这有利于扩大层间接触面积和细胞附着、生长、迁移，提升修复效果，减少瘢痕组织的形成。
图 3 条纹模型（左）和斑点模型（右）
目前，动物实验中，利用该款打印机，研究人员在两分钟内可实现最大面积为100cm2,厚度为0.3mm的皮肤损伤修复。他们将继续优化生物材料和细胞类型，希望早日应用到临床皮肤损伤治疗中。