在美國史蒂文斯理工學(xué)院，一組研究人員目前正致力于開發(fā)一種基于微流體的生物打印方法。這種微流體生物打印是一種處理具有微米范圍特征的流體的技術(shù)。有趣的是，這個項目將使研究人員能夠在比以往任何時候都小得多的規(guī)模上開展工作，甚至可以創(chuàng)造任何類型的人體組織。研究人員可以非常精確地再現(xiàn)人體細(xì)胞的生物學(xué)特性，從而推進(jìn)器官移植等工作。 

在 Robert Chang 教授的帶領(lǐng)下，該團(tuán)隊開發(fā)了一種計算模型來加速微流控生物打印并促進(jìn)器官發(fā)育。根據(jù)美國衛(wèi)生與公眾服務(wù)部衛(wèi)生資源與服務(wù)管理局移植處 (DoT) 的數(shù)據(jù)，目前有 105,940 人在國家移植等候名單上。缺乏可供移植的器官對全國人民來說是致命的，而這個問題可能會通過 3D 打印得到解決。您可能知道，生物打印能夠復(fù)制定制的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，以促進(jìn)例如皮膚甚至器官的創(chuàng)建. 盡管我們距離獲得 3D 打印的心臟或功能齊全的腎臟還很遙遠(yuǎn)，但正如這一最新進(jìn)展所清楚表明的那樣，進(jìn)展是真實的。 

這個美國團(tuán)隊進(jìn)行的研究可以打破平衡。這尤其是因為它基于微流體。市場上的其他生物3D打印機(jī)主要以擠壓為主，即逐層擠壓油墨，厚度約為200微米。然而，多虧了微流控生物打印，它有可能下降到只有幾十微米，這樣的規(guī)模就更接近于細(xì)胞本身的規(guī)模。羅伯特張解釋說：“在不需要人類捐贈者的情況下創(chuàng)造新的器官來訂購和挽救生命將對醫(yī)療保健帶來巨大的好處。然而，要達(dá)到這個目標(biāo)是很棘手的，因為使用“生物墨水”——充滿培養(yǎng)細(xì)胞的水凝膠——打印器官需要對打印的微纖維的幾何形狀和尺寸進(jìn)行一定程度的精細(xì)控制，而目前的 3D 打印機(jī)根本無法實現(xiàn)。”

通過盡可能接近人體細(xì)胞的規(guī)模，該團(tuán)隊將能夠重現(xiàn)每個細(xì)胞的更詳細(xì)的生物學(xué)特征。該團(tuán)隊開發(fā)了一種微流控打印頭的計算機(jī)模型，用于控制流速和流體動力學(xué)等參數(shù)。該模型允許它修改生物打印結(jié)構(gòu)的幾何形狀和材料特性。最重要的是，它提供了混合幾種生物墨水的可能性，因此可以混合幾種類型的細(xì)胞，以設(shè)計更復(fù)雜的器官。

到目前為止，研究人員表示他們已經(jīng)使用 3D 打印支架打印了膀胱。但通過結(jié)合多種生物墨水，他們希望走得更遠(yuǎn)。Robert Chang 總結(jié)說：“能夠以這種規(guī)模進(jìn)行操作，同時精確混合生物墨水，使我們能夠復(fù)制任何組織類型。這項技術(shù)仍然很新，我們不知道它會帶來什么。但我們知道它將為創(chuàng)造新結(jié)構(gòu)和重要的新型生物學(xué)打開大門。”