對3D打印的興趣以及對生物打印的生物醫學需求持續增長。在本文中，我們將研究什么是生物打印以及為什么它很重要。

生物印刷

什么是3D生物打印？

3D生物打印機。資料來源：RegenHU

生物印記是一種增材制造過程，其中將諸如細胞和生長因子之類的生物材料結合在一起，以創建模仿天然組織的類似組織的結構。

該技術使用一種稱為生物墨水的材料來逐層  創建這些結構。該技術廣泛應用于醫學和生物工程領域。近，該技術甚至在用于重建和再生的軟骨組織生產中取得了進步。

本質上，生物打印的工作方式與常規3D打印類似。數字模型逐層成為物理3D對象。然而，在這種情況下，利用活細胞懸浮液代替熱塑性塑料或樹脂。

因此，為了優化細胞生存力并獲得足夠的打印分辨率以適合正確的細胞基質結構，必須保持無菌的打印條件。這樣可以確保復雜組織的準確性，必要的細胞間距離以及正確的輸出。

該過程主要涉及準備，印刷，成熟和應用。這可以歸納為三個關鍵步驟：

• 預生物  打印涉及創建打印機將產生的數字模型。使用的技術是計算機斷層掃描（CT）和磁共振成像（MRI）掃描。
• 生物打印是實際的打印過程，將生物墨水放置在打印機墨盒中，然后根據數字模型進行沉積。
• 后生物印刷是對印刷零件的機械和化學刺激，以便為生物材料創建穩定的結構。

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生物打印如何工作？

3D生物打印過程。資料來源：羅德島大學

 基于擠出，噴墨，聲學或激光技術，存在幾種生物打印方法。盡管類型多種多樣，但是典型的生物打印過程具有或多或少的標準步驟系列：

• 3D成像：要獲取組織的確切尺寸，可使用標準的CT或MRI掃描。3D成像應提供的組織配合，而外科醫生幾乎不需要或不需要進行任何調整。
• 3D建模：  使用AutoCAD軟件生成藍圖。該藍圖還包括詳細的逐層指令。在此階段可以進行微調，以避免缺陷的轉移。
• Bioink的制備： Bioink  是活細胞和兼容的基質（例如膠原蛋白，明膠，透明質酸，蠶絲，藻酸鹽或納米纖維素）的組合。后者為細胞提供了生長的支架并提供了營養以生存。完整的物質取決于患者，并具有特定的功能。
• 打印： 3D打印過程涉及逐層沉積生物墨水，其中每層的厚度為0.5毫米或更小。較小或較大沉積物的輸送高度取決于噴嘴的數量和要打印的薄紙的種類。混合物以高粘度流體的形式從噴嘴中流出。
• 固化：發生沉積時，該層開始為粘性液體并固化以保持其形狀。隨著更多的層連續沉積，會發生這種情況。共混和固化的過程稱為交聯，可以借助紫外線，特定化學物質或熱量（也通常通過紫外線光源輸送）來輔助。

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為什么生物打印很重要？

資料來源：blogs.kentplace.org

生物打印的大重要性在于模仿人類組織和器官實際微觀和宏觀環境的終組織狀結構。這在藥物測試和臨床試驗中至關重要，例如可以大大減少對動物試驗的需求。

當不需要人體的活組織和器官時，這項嶄新的技術還提供了其他巨大的機會。一個例子是使用人工影響的組織測試疾病的治療方法。

該過程還可以*與器官捐贈和移植相關的頭痛。除了缺乏可用的器官外，整個過程還從道德和倫理角度受到批評。

器官置換是主要目標，但同時也可以進行組織修復。使用bioink，可以更輕松地解決特定患者的問題，從而簡化操作。

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應用領域

一顆心的模型。資料來源：medicaldevice-network

以下是生物打印的一些主要應用領域：

• 由于重要器官衰竭的高發，人工器官是該技術的大推動力之一。3D打印器官的可用性有助于更快，更快地解決器官相關問題，這對患者，他們的家人和醫療系統至關重要。
• 當進行3D打印時，開發用于藥物測試的組織是一種更具成本效益和道德的選擇。它還有助于識別藥物的副作用，并允許以經過驗證的安全劑量向人服用推薦的藥物。
• 整容手術，尤其是整形手術和皮膚移植，也將從這項技術中受益。在該特定應用中，生物打印的皮膚組織可以商業化。一些3D打印的組織已經被生物打印以用于治療目的的研究。
• 骨組織再生以及修復和牙科應用。

生物印刷還有其他多種用途和應用，包括生產食品，例如肉類和蔬菜。

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結論

Cellink的Bio X 3D生物打印機。資料來源：Cellink

從應用程序列表中，很明顯，生物打印只會繼續發展。它肯定會從道德和倫理角度證明其價值，這始終是與自然相關的技術的主要挑戰。讓我們看看該技術在未來幾年中的地位！

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