3D生物打印技術：發展趨勢及啟示

自從21世紀初3D生物打印技術的研究發表以來，人們對將這種創新的生物制造方法用于更廣泛的生物應用產生了濃厚的興趣。3D生物打印技術能夠逐層精確定位生物材料、活細胞、生長因子、藥物和其他生物活性成分，這為構建3D功能組織帶來了的諸多優勢。

發展到今天，生物打印通過3D組織建模在再生醫學、藥物開發、個性化醫學和系統生物學的新方法中占據著重要的角色，將當前的前景轉變為生物醫學研究，并對現代醫學的未來產生了重大影響。

3D生物打印技術的發展趨勢

我們通常可以將生物打印技術分為四大類：（a）立體光刻（b）噴墨（c）激光輔助（d）擠壓。雖然每種3D打印方法都有其優點和好處，但是擠出式生物打印產生了最大的影響，并將繼續在塑造3D生物打印技術方面發揮著重要作用。

基于擠壓的生物打印機即通過機械或氣動力由噴嘴逐層沉積生物墨水，已成為近年來研究的技術。與其他生物打印方法相比，基于擠壓的生物打印技術具有成本效益高、打印速度相對較快、與多種生物材料兼容等優點，是初學者最容易使用的技術。

3D生物打印應用趨勢

由于我們考慮了生物打印的短期和長期應用：從基礎細胞生物學研究到用于臨床前藥物測試的3D組織/疾病模型和再生醫學，我們提出了與3D生物打印技術研究相關的三個主要主題。

應用驅動研究

在所有與3D生物打印技術相關的出版物中，約有40%提及3D生物打印在特定器官或組織中的應用。其中骨、血管組織、神經組織和關節軟骨占報告出版物的50%以上。自2011年以來，3D生物打印組織已被用作疾病（例如癌癥模型）體外研究的病理模型，主要應用于高通量篩查和新藥開發。

生物材料和細胞研究

生物墨水的新配方一直是3D生物打印技術中最令人興奮的研究課題之一。生物材料的研究在所有3D生物打印技術出版物中的占比約為25%，主要集中于研究聚合物，以獲得適合每種應用且具有機械、化學和生物特性的生物墨水。

生物墨水的另一個關鍵組成部分是細胞。針對應用于3D生物打印的細胞類型的研究約占所有出版物的15%，主要集中于研究不同類型干細胞（例如間充質干細胞、誘導多能干細胞、脂肪衍生干細胞）的生存能力、分化和成熟。最近球體和有機物也被用于生物打印，并在這些年受到關注，為轉化醫學和3D疾病建模帶來了令人興奮的發展。

過程驅動的研究

新3D生物打印技術和平臺的開發旨在設計分辨率更高、成本效益更好、打印速度更快、對細胞損傷更小的系統。此外，開發這些新策略是為了創造更復雜的結構，這些結構可以更好地概括體內人類生物學。

隨著我們減少對動物研究的依賴，我們注意到在生物醫學研究方案中采用3D生物打印技術的興趣越來越大。3D組織和細胞培養以及芯片上的器官提供了創新的解決方案，通過重建由人體細胞和基于組織的材料組成的生理相關的3D結構來加速基于人類的體外模型的發展，這些3D結構包括了人體器官、組織和疾病的結構和功能。要了解如何將3D生物打印添加到您的研究中，請聯系我們獲取更多信息。