生物打印技術(shù)：應(yīng)用潛力巨大的醫(yī)學(xué)革命
生物打印技術(shù)通過軟件分層離散和數(shù)控成型的方法成型生物材料，其主要利用的技術(shù)包括三維生物噴墨、纖維擠壓成型和激光輔助細胞打印。這一技術(shù)的出現(xiàn)預(yù)示著一場醫(yī)學(xué)新革命或?qū)砼R，人類的醫(yī)療史將被改寫。
該技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。目前，已被用于制造個性化生物醫(yī)藥材料、藥物檢測和篩選、癌癥或其他多種疾病研究等。而利用生物打印技術(shù)制造器官或組織更是開創(chuàng)了器官移植的新紀(jì)元，為人類健康帶來了福音。利用生物打印技術(shù)制造生物器官的研究目前方興未艾，但隨著這一技術(shù)的發(fā)展，移植器官資源緊缺的問題將得到有效緩解，器官移植的成本也將大幅降低。此外，利用生物打印制造的器官進行移植可以有效減少機體排異反應(yīng)的產(chǎn)生，可有效提高移植成功率。
目前，利用生物打印技術(shù)制造生物組織和器官的方法有兩種，分別是制造具有血管的生物組織和器官的體外打印技術(shù)，以及用于直接在病變部位進行組織再生的體內(nèi)打印技術(shù)。
體外生物打?。耗茉煊醒艿慕M織和器官
利用體外生物打印技術(shù)制造完整且具有生物活性的器官，雖然具有廣泛的應(yīng)用前景，但這一技術(shù)仍存在很多困難。很多生物學(xué)、生物打印技術(shù)、生物打印材料、生物打印后續(xù)成熟過程等多個方面均存在諸多技術(shù)限制。所以科學(xué)家首先把研究重點放到利用生物打印技術(shù)制造生物組織方面。
體外打印生物組織是非常而又精密復(fù)雜的過程，需要對多層細胞進行分級排列，并在組織內(nèi)生成血管網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)?？茖W(xué)家利用體外生物打印技術(shù)已制造出多種生物組織，其中人工打印的氣管、下頜和軟骨組織已成功用于臨床治療。但在制造心臟、胰腺或者肝臟等具較高氧氣消耗速率的組織時遇到了困難。其zui主要的問題是如何將上述器官血管脈絡(luò)中的動脈、靜脈與毛細血管整合起來。因為在亞微米程度上打印毛細血管非常困難?？茖W(xué)家通過首先打印大血管，再由大血管自然地產(chǎn)生毛細血管的方法實現(xiàn)了毛細血管的打印。另外，科學(xué)家也已成功打印出連接血管和相鄰毛細血管的通道，完成了血管重塑。
生物打印材料和其打印后的成長過程，對于體外打印生物組織也至關(guān)重要。生物打印的材料能夠影響生物組織的生化（如生長因子、粘合因子和信號蛋白）和物理學(xué)特征（如細胞外基質(zhì)的機械強度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等），進而影響細胞生存、分裂和分化的環(huán)境。生物打印材料必須具有很高的機械強度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，并且不能在生物打印之后溶解；能使干細胞分化成組織特異的細胞系并避免器官移植后產(chǎn)生免疫反應(yīng)。同時，生物墨水必須能快速固化成型，且價格低廉、材料豐富。目前，很多天然的或人工合成的生物墨水已經(jīng)被用于打印制造生物組織。生物打印的后續(xù)過程中的機械和化學(xué)刺激對組織的生長和發(fā)育也有重要影響。
體內(nèi)生物打印：在病變部位直接再生組織
體內(nèi)生物打印主要利用生物噴墨打印技術(shù)，能在病變部位直接重新長出組織和器官，并能夠整合到原有組織上。利用這一技術(shù)制作的皮膚細胞能夠有效地治療燒傷，并將在戰(zhàn)場上和災(zāi)區(qū)救治傷員發(fā)揮巨大作用。
體內(nèi)打印技術(shù)對于在病變的部位直接進行組織再生非常有效。這項技術(shù)在臨床應(yīng)用中有許多優(yōu)點。首先，在病變部位直接打印生物組織不需要根據(jù)病變部位的幾何性狀提前制作塑形模具，進而可以減少污染并提高細胞活性。第二，在制造某些具有特殊功能的生物組織時，體內(nèi)打印可在體內(nèi)直接打印干細胞，隨后可分化出人類所需要的細胞類型。第三，體內(nèi)打印能夠在體內(nèi)缺陷部位地排列細胞、基因和其他生物活性物質(zhì)，而不會發(fā)生變形。同時體內(nèi)打印技術(shù)可對組織進行進行精細控制，如在不同的細胞層打印不同的細胞因子。第四，體內(nèi)打印技術(shù)能夠在形狀不規(guī)則的病變部位地制造組織和器官，直接進行組織再生。第五，體內(nèi)打印技術(shù)利用自動打印機能夠在體內(nèi)不平整的的病變部位進行多角度的生物打印。
因為具有諸多優(yōu)點，體內(nèi)生物打印技術(shù)將被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，但這仍然需要大量的探索和實踐。