生物列印將“印”出器官移植新篇章

    生物列印技術是利用三維列印技術解決醫學問題，能在器官或組織發育過程中，在空間上精確地排列細胞、蛋白質、基因、藥物和其他生物活性物質。這一技術是醫學領域具有革命意義的重大突破，已經受到全世界科學家和普通大眾的廣泛關注。

    生物列印技術：應用潛力巨大的醫學革命

    生物列印技術通過軟體分層離散和數控成型的方法成型生物材料，其主要利用的技術包括三維生物噴墨、纖維擠壓成型和鐳射輔助細胞列印。這一技術的出現預示著一場醫學新革命或將來臨，人類的醫療史將被改寫。

    該技術在醫學領域具有廣泛的應用前景。目前，已被用於製造個性化生物醫藥材料、藥物檢測和篩選、癌症或其他多種疾病研究等。而利用生物列印技術製造器官或組織更是開創了器官移植的新紀元，為人類健康帶來了福音。利用生物列印技術製造生物器官的研究目前方興未艾，但隨著這一技術的發展，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，利用生物列印製造的器官進行移植可以有效減少機體排異反應的産生，可有效提高移植成功率。

    目前，利用生物列印技術製造生物組織和器官的方法有兩種，分別是製造具有血管的生物組織和器官的體外列印技術，以及用於直接在病變部位進行組織再生的體內列印技術。

    體外生物列印：能造有血管的組織和器官

    利用體外生物列印技術製造完整且具有生物活性的器官，雖然具有廣泛的應用前景，但這一技術仍存在很多困難。很多生物學、生物列印技術、生物列印材料、生物列印後續成熟過程等多個方面均存在諸多技術限制。所以科學家首先把研究重點放到利用生物列印技術製造生物組織方面。

    體外列印生物組織是非常尖端而又精密複雜的過程，需要對多層細胞進行分級排列，並在組織內生成血管網路系統。科學家利用體外生物列印技術已製造出多種生物組織，其中人工列印的氣管、下頜和軟骨組織已成功用於臨床治療。但在製造心臟、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。其最主要的問題是如何將上述器官血管脈絡中的動脈、靜脈與毛細血管整合起來。因為在亞微米程度上列印毛細血管非常困難。科學家通過首先列印大血管，再由大血管自然地産生毛細血管的方法實現了毛細血管的列印。另外，科學家也已成功列印出連接血管和相鄰毛細血管的通道，完成了血管重塑。

    生物列印材料和其列印後的成長過程，對於體外列印生物組織也至關重要。生物列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）和物理學特徵（如細胞外基質的機械強度和結構穩定性等），進而影響細胞生存、分裂和分化的環境。生物列印材料必須具有很高的機械強度和結構穩定性，並且不能在生物列印之後溶解；能使幹細胞分化成組織特異的細胞係並避免器官移植後産生免疫反應。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被用於列印製造生物組織。生物列印的後續過程中的機械和化學刺激對組織的生長和發育也有重要影響。

    體內生物列印：在病變部位直接再生組織

    體內生物列印主要利用生物噴墨列印技術，能在病變部位直接重新長出組織和器官，並能夠整合到原有組織上。利用這一技術製作的皮膚細胞能夠有效地治療燒傷，並將在戰場上和災區救治傷員發揮巨大作用。

    體內列印技術對於在病變的部位直接進行組織再生非常有效。這項技術在臨床應用中有許多優點。首先，在病變部位直接列印生物組織不需要根據病變部位的幾何性狀提前製作塑形模具，進而可以減少污染並提高細胞活性。第二，在製造某些具有特殊功能的生物組織時，體內列印可在體內直接列印幹細胞，隨後可分化出人類所需要的細胞類型。第三，體內列印能夠在體內缺陷部位精確地排列細胞、基因和其他生物活性物質，而不會發生變形。同時體內列印技術可對組織進行進行精細控制，如在不同的細胞層列印不同的細胞因子。第四，體內列印技術能夠在形狀不規則的病變部位精確地製造組織和器官，直接進行組織再生。第五，體內列印技術利用自動印表機能夠在體內不平整的的病變部位進行多角度的生物列印。

    因為具有諸多優點，體內生物列印技術將被廣泛應用於醫學領域，但這仍然需要大量的探索和實踐。