新的3D打印机可以创建复杂的生物组织

由Khademhosseini设计的3D生物打印机有两个关键部件：定制的微流控芯片（如图）和数字微镜。

“组织结构非常复杂，因此为了设计出能够正常运作的人工版本，我们必须重新创造它们的复杂性，”负责这项研究的Ali Khademhosseini说道，他是加州大学洛杉矶分校的加州大学洛杉矶分校工程学教授Levi James Knight，Jr. Samueli工程学院。“我们的新方法提供了一种方法来构建由不同材料制成的复杂生物相容性结构。”

该研究发表在Advanced Materials上。

该技术使用了一种称为立体光刻的基于光的工艺，并利用由Khademhosseini设计的定制3D打印机，该打印机有两个关键部件。首先是一个定制的微流控芯片 - 一个尺寸与计算机芯片相似的小平台，带有多个入口，每个入口可以“印刷”不同的材料。另一个组件是一个数字微镜，一组超过一百万个微小镜子，每个微镜独立移动。

研究人员使用不同类型的水凝胶 - 这些材料在通过打印机后形成支架，以便组织生长。微镜将光线引导至打印表面，并且照亮区域指示正在打印的3D对象的轮廓。光还触发材料中形成的分子键，从而使凝胶变成固体材料。当3D对象被打印时，反射镜阵列改变光线图案以指示每个新层的形状。

该工艺是第一个使用多种材料进行自动立体平版印刷的生物打印技术 - 超越传统的立体平版印刷生物打印技术，仅使用一种类型的材料。虽然演示设备使用四种生物墨水，但该研究的作者写道，该过程可根据需要容纳尽可能多的墨水。

研究人员首先使用该过程来制作简单的形状，如金字塔。然后，他们制作了复杂的三维结构，模仿肌肉组织和肌肉骨骼结缔组织的一部分。他们还印刷了模拟肿瘤与血管网络的形状，可以将其用作研究癌症的生物模型。他们通过将它们植入大鼠中来测试印刷结构。结构没有被拒绝。