造福醫學界的新設備，或能解決器官移植的最大難題_風聞

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原創編譯／花花 責編／唐林芳

由於缺乏器官捐獻者，每天大約有20人在等待器官移植時死亡。美國加州大學伯克利分校的研究人員或將改變這一狀況：他們開發了一種設備，可能對生物打印的可行性至關重要。

機器人手臂正在堆積二維組織層。

由於缺乏器官捐獻者，每天大約有20人在等待器官移植時死亡。美國加州大學伯克利分校的研究人員或將改變這一狀況：他們開發了一種設備，可能對生物打印的可行性至關重要。生物打印是3D打印的延伸，可以根據需要打印活體組織、骨骼、血管甚至整個器官。相關論文近日發表在《醫療器械雜誌》上。

目前，器官打印存在兩大障礙：首先，由於活細胞和功能器官需要特殊的温度和化學條件才能存活，細胞在大型器官的緩慢3D打印過程中會惡化。其次，即使器官可以3D打印出來，運送器官也需要儲存，這一直是器官移植的瓶頸。

為了儘可能減少細胞在器官3D打印過程中死亡，伯克利大學的研究人員開發了一種並行化技術，即多個打印機同時生成二維組織層。然後將這些2D層逐層堆疊，形成3D結構。

同時，為了解決人造器官的儲存問題，研究小組利用了有70年的知識和技術儲備來保存單個細胞，將每一層二維細胞融合成三維結構後立即進行凍結，而冷凍單層細胞的過程為細胞在凍結、儲存和運輸過程中存活提供了最佳條件。

“目前，生物打印主要用於製造一小塊組織。3D生物打印非常緩慢，所以不能打印任何大的東西，因為生物材料會在打印完成時變質。我們的創新之一是，在打印時將材料冷凍，這樣生物材料就可以保存下來，我們還可以控制冷凍速度。”機械工程教授、論文合著者Boris Rubinsky説。

Rubinsky還指出，他的團隊通過打印2D組織，然後在不同的站點將其組裝成3D物體，減少了打印時間，顯著加快了生產速度。

在生物打印生產線平行地製造出多層二維組織後，機器人手臂將這層組織拿起來，送到另一個工作站。在那裏，組織被堆疊在一起，形成一個三維物體，並通過冷凍融合。“當一層層2D組織層堆積形成3D結構時，我們將其浸入低温槽中冷凍，更準確地控制了冷凍速度。”研究報告的合著者Joseph Sahyoun説。

除了器官，這項技術的另一個潛在應用是食品業。逐層打印和組裝可以讓製造商開發不同的食物紋理，還能幫助他們開發出滿足吞嚥困難病人需求的食物。

吞嚥困難在老年人羣中很常見。

“吞嚥困難在老年人羣中很常見。因為吞嚥困難，他們吃的食物基本上是糊狀的，所以也沒有胃口，而且這個問題會逐漸惡化。”Rubinsky説。

但如果能做出有質感的食物，這可能會促進食慾。當病人咀嚼的時候，食物會在嘴裏融化，這樣他們就可以吞嚥食物並獲得營養。我們的技術可以用任何一種食物做到這一點。”

他指出，這項技術還有助於發展冷凍食品的工業規模製造，食品中的冰晶結構在整個產品的單細胞層受到精心控制。Rubinsky説：“這很重要，因為冰晶的大小和冰晶的均勻性是冷凍食品質量的核心因素。”

雖然利用疊加薄層來創建3D物體的概念對製造業來説並不新鮮，但用生物材料來做這件事卻很新穎。

研究團隊使用了精心設計的親水性和疏水性剛性表面，在其上打印出二維層。這些特殊設計的層允許二維層不受重力方向的影響進行跨距離傳輸，進而放置在三維物體上。

在未來的研究中，Ukpai等新一代工程碩士學生將致力於更好地優化這一過程，確定產品的特性和適用的場景，以發揮最大的優勢。

來源：《醫療器械雜誌》

期刊編號：1932-6181

原文鏈接：

https://techxplore.com/news/2019-04-device-paves-d-printed-food.html

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