供稿人:梁红涛，贺健康 发布日期：2017-07-16
器官移植是当前解决组织器官缺陷的一种常用手段，但是这种传统的医疗方法存在着捐献数量少、术后排异明显等缺点。生物3D打印作为一种新的制造手段以其个性化制造、相容性高等优点，为组织器官的制造提供了可能。
但是传统的生物3D打印方法存在着结构完整性不高、难以实现组织内部血管化等缺点，因此很难真正应用于临床中。近日美国威克森林大学Hyun-Wook Kang团队利用自己开发的3D打印软件与设备，以牺牲材料为支撑、PCL纤维和凝胶相间打印的新方法，克服了上述缺点，成功打印出多种组织器官。可以说是生物3D打印技术上的一大突破，文章发表在《Nature biotechnology》上，得到了国内外学者的广泛关注。
图1 设备的概况以及制造流程描述
如图1所示，该设备有多个喷头，能实现多种材料的按需打印。材料A、B为混有不同细胞的水凝胶；材料S为种具有生物相容性的牺牲材料，在打印过程中可以起到支撑作用，并且经过后处理可以“清洗”掉，因此可以精确实现复杂结构的打印；另一种材料为融熔的PCL，它也是一种生物相容性好的材料，它不但对结构的强度和韧性都促进作用，而且通过PCL纤维与凝胶的相间排布，可以在结构内部留下孔隙，以供营养物质和氧气的运输，实现内部组织血管化的目的。该团队就利用这种设备从光学影像中提取3D模型开始，然后导入设备软件中定义打印参数等数据后，便能实现三维结构的打印；最后对打印成型的三维构进行后处理就能形成预期的结构，整个打印流程如图1中c所示，该模型为人的“耳朵”。
图2 植入1月后“耳朵”整体与微观结构
如图2所示，将打印的“耳朵”植入小鼠背部后，经过1月后，“耳朵”形态依然保持良好，并且长出新的软骨结构，在组织内部实现血管化。
该课题组利用该方法还进行了其他组织器官的制造，如下图所示，通过动物实验验证，均状况良好。
图3 下颌骨
图3 颅骨
该团队所做工作，为进一步制造人体组织器官奠定了基础。相信随着生物3D打印技术的发展，我们离人造组织器官的目标会越来越近，目前器官移植所面临的问题终将会得到解决。