3D打印除了打印模型、房子和各種小物件外，其打印出來的鼻子、軟骨等活體器官更受關注。最近，中國科學家發(fā)明出將黃金作為生物打印墨水的新技術，極大提升了打印心肌組織的功能。

據(jù)這項新技術的主要研究者、復旦大學中山醫(yī)院的朱鎧介紹，所謂“黃金”并不是日常所見的黃金，而是將導電的金屬金納米顆粒摻入本身導電性較差的傳統(tǒng)生物墨水中。這樣一來，新材料能有效提高墨水的生物導電性，使得包埋于其中的心肌細胞之間的電信號傳導更快，也更穩(wěn)定，從而實現(xiàn)整片心肌組織自發(fā)且同步搏動。

早在2003年，科學家便將噴墨打印機墨盒里的墨汁換成裝有細胞的水凝膠，首次實現(xiàn)了活細胞圖案的打印。這些帶有細胞的墨水被形象地稱為“生物墨水”。通過調節(jié)打印圖案和坐標定位，便可以打印出帶有活細胞的特定三維結構。隨后10多年間，生物打印技術取得了長足發(fā)展，從打印方式到打印材料，都有了巨大改進。

傳統(tǒng)再生醫(yī)學中，要實現(xiàn)對復雜組織和器官三維結構的復制非常難，而生物打印幾乎可以完全復制生物組織的微觀與宏觀結構，達到功能的再生。通過合理調節(jié)生物打印的參數(shù)，例如打印形式、生物墨水、細胞選擇，科學家能制備不同的人造組織和器官，包括肝臟、血管甚至心臟。

由于心臟有特殊的傳導系統(tǒng)，該系統(tǒng)發(fā)生沖動并傳導至心臟各部位，進而再通過心肌細胞之間的電信號傳導，實現(xiàn)心房肌和心室肌的節(jié)律性收縮，從而實現(xiàn)全身的血液循環(huán)。因此，如何增加心肌細胞之間的電信號傳導，一直是使用包括生物打印技術在內的人工心肌組織制備的難題。

由于生物打印能制備任意形狀的人造組織和器官，通過對人體組織損傷部位的有效成像及建模，損傷部位特定的形貌可以被重建，并能與傷口處實現(xiàn)無縫對接，顯著提高了再生和修復效果。特別是在修復創(chuàng)傷皮膚領域，生物打印已有應用實例。據(jù)報道，將紅外成像技術和生物打印噴頭結合，在掃描過程中進行傷口深度的測量和實時打印，可以達到對皮膚創(chuàng)傷的均一修復。

目前，生物打印進入臨床使用尚有一些關鍵問題亟待解決。例如，打印中所產生的各種溫度變化、剪切力等因素，均會導致細胞存活率降低，如何改進打印設備使其更加精細化，降低打印過程中的各種不良刺激，提高打印組織的存活率和使用率，是仍需攻克的問題。生物墨水中的各種添加材料，如金納米顆粒，也需要進一步進行表面修飾，才能在提高生物相容性的同時不影響細胞活性。

10年前，生物打印對人們而言可能還是一個神話，如今已經發(fā)展成一項平常的治療手段。相信在不久的將來，生物打印必將實現(xiàn)對于人體組織和器官在結構、功能和形貌上更好的模擬，將再生醫(yī)學推上一個新高峰。(張宇)

[責任編輯：楊凡、蘇琛]

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