目前，僅在美國(guó)就有近7萬(wàn)人在等待器官捐獻(xiàn)的名單上。生物打印的夢(mèng)想是有一天，病人不需要再等待捐贈(zèng)者，比方說(shuō)，利用3D打印技術(shù)，從活細(xì)胞中按需“組裝”腎臟。但這個(gè)夢(mèng)想的一個(gè)問(wèn)題是，生物打印體外器官必然需要手術(shù)才能植入。這意味著會(huì)有個(gè)大切口，反過(guò)來(lái)又增加了感染的風(fēng)險(xiǎn)，以及患者的康復(fù)時(shí)間。同時(shí)，醫(yī)生也不得不等待植入物被生物打印出來(lái)而推遲手術(shù)時(shí)間，在一定程度上或?qū)⒌⒄`病人的治療。

現(xiàn)今，研究人員開發(fā)了一種新的生物墨水或許可以解決這個(gè)問(wèn)題，這種墨水是由懸浮在凝膠中的活細(xì)胞組成的，這種墨水在人體內(nèi)使用是安全的，可以幫助人體實(shí)現(xiàn)3D打印。醫(yī)生可以利用微創(chuàng)外科技術(shù)，通過(guò)小切口在病人體內(nèi)制造出活體。這樣的選擇可能會(huì)比大手術(shù)更安全、更快捷。

體內(nèi)生物打印的一個(gè)挑戰(zhàn)是，目前的生物墨水通常需要紫外線才能固化，但紫外線會(huì)損害內(nèi)臟。另一個(gè)問(wèn)題是如何將印刷的組織有效地附著在柔軟的活體器官和組織上。

根據(jù)發(fā)表在《生物制造（Biofabrication）》雜志上的一項(xiàng)新研究顯示，研究人員開發(fā)了一種可以利用可見(jiàn)光固化的生物墨水。此外，俄亥俄州立大學(xué)機(jī)械工程師、研究資深作者David Hoelzle說(shuō)，這種墨水可以在人體內(nèi)的溫度下打印，以前的生物墨水在體溫下太過(guò)液態(tài)，印刷時(shí)無(wú)法保持形狀。

科學(xué)家們使用了一個(gè)貼在機(jī)器人機(jī)器上的3D打印噴嘴。據(jù)了解，該液體會(huì)從機(jī)器人控制的噴嘴的尖端流出，然后通過(guò)一個(gè)小切口通過(guò)手術(shù)插入患者體內(nèi)。為了將生物墨水固定在合適的位置，噴嘴會(huì)在病人柔軟的內(nèi)部組織中刺入一個(gè)小的空隙，然后在這個(gè)空隙中沉積一個(gè)液體錨點(diǎn)。當(dāng)噴嘴隨后被收回時(shí)，它將另一個(gè)液滴放在組織的外面，作為一個(gè)額外的錨。

科學(xué)家們將他們的生物打印結(jié)構(gòu)制成多孔結(jié)構(gòu)，以幫助細(xì)胞浸入含有營(yíng)養(yǎng)、氧氣和其他分子的液體中。生物墨水中高達(dá)77%的小鼠細(xì)胞在21天后仍能在結(jié)構(gòu)中存活，研究人員發(fā)現(xiàn)他們使用互鎖的策略可以使粘附強(qiáng)度提高4倍。Hoelzle指出，他們可以進(jìn)行優(yōu)化，以提高附著力。就像紡織品的不同縫合模式有不同的優(yōu)勢(shì)一樣，必然會(huì)有不同的互鎖模式來(lái)改善這些結(jié)果。

另外，研究人員警告說(shuō)，他們并不打算以一種微創(chuàng)的方式在體內(nèi)對(duì)整個(gè)心臟或腎臟進(jìn)行生物打印。“組織工程材料的更傳統(tǒng)的輸送方法離這一成就還有好幾年的路要走?！比《氖?，“考慮通過(guò)提供一種帶有栓系生長(zhǎng)因子的生物材料來(lái)加速愈合，或者通過(guò)一種栓系藥物來(lái)預(yù)防感染，來(lái)增強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)手術(shù)的能力?！?/p>

重要的是，該種生物墨水可以在正常體溫下內(nèi)部應(yīng)用并使用非紫外線可見(jiàn)光光源固化成固體。

盡管這種物質(zhì)有朝一日可能會(huì)被用來(lái)制造血管或椎間盤等部位，但人們希望它能進(jìn)行一些更直接的用途，比如在受損或有缺陷的器官上提供貼片作用或創(chuàng)建疝氣修復(fù)網(wǎng)等。

科學(xué)家們還預(yù)測(cè)，將使用機(jī)器人手術(shù)器械在人體內(nèi)進(jìn)行生物打印?！霸谝粋€(gè)典型的機(jī)器人手術(shù)中，外科醫(yī)生要同時(shí)操作四個(gè)手臂，其中兩個(gè)手臂同時(shí)進(jìn)行，”Hoelzle說(shuō)。“每只手臂都有一個(gè)可互換的工具，因此外科醫(yī)生可以根據(jù)他或她目前需要的東西來(lái)交換工具。我們?cè)O(shè)想將生物材料bioink打印工具作為外科醫(yī)生工具集中的另一種工具?！?/p>

Hoelzle和他的同事們目前正在研究第一代用于機(jī)器人手術(shù)的可互換生物打印附件，他們打算在今年年底前發(fā)布，“盡管來(lái)自COVID的研究限制正在減慢我們的速度，”他說(shuō)。