生物打印又有新方法 組織可由活細胞創建定製

科技日報北京10月23日電 （記者顧鋼）奧地利維也納工業大學的科學家發明了將活細胞通過3D打印機嵌入精細結構中，以創建定製新組織，並方便控制和檢查。這一生物打印的新方法對細胞研究和生物材料定製具有重要意義。

現在打印微小精細的3D對象不再是個問題，但活細胞打印迄今還是新的挑戰，首先缺乏合適的化學物質，需要液體或凝膠凝結至被聚焦激光束照射的點上。某些過程非常不精確，或者僅允許非常狹窄的時間範圍，可以在其中不損壞細胞的情況下進行處理。此外，在3D生物精確度過程中和之後，所用材料必須對細胞友好，這會敏感地限制對可能材料的選擇。

維也納科技大學現已開發出一種採用全新材料的高分辨率生物打印工藝，由於3D打印機具有特殊的“生物墨水”，可以在製造過程中將細胞直接嵌入3D微米打印的3D矩陣中，以每秒1米的速度打印，達到比以前更快的數量級。3D打印與生物製造研究小組負責人亞歷山德羅⋅奧夫尼亞尼科夫教授解釋説：“細胞的行為在很大程度上取決於其機械和化學性質以及環境的幾何形狀。”“嵌入細胞的結構必須能滲透營養，這樣細胞才能生存和繁殖。但是，結構是剛性還是柔韌性的，隨着時間的推移它們是否穩定或退化也很重要。”

一種方法是首先製造適當的結構，然後在其中填充活細胞。但是通過這種方法，可能難以將細胞容納在框架內部，並且很難實現均勻的細胞分佈。更好的選擇是將活細胞直接嵌入3D結構中，這種技術稱為“生物打印”。

為了獲得極高的分辨率，維也納技術大學已使用雙光子聚合方法多年。這種聚合方法是當一種材料的分子同時吸收激光束的兩個光子時才會啓動，這僅在激光束具有特別高的強度下才有可能。這是物質固化的條件，否則它將保持液態。因此，這種雙光子方法非常適合於以高精度生產非常精細的結構。

奧夫尼亞尼科夫教授説：“我們的方法為適應細胞環境提供了許多可能性。根據構造的方式，可以使其更硬或更軟，甚至可以進行精細的連續過渡。因此，可以準確地預測結構的外觀，以允許細胞生長並指導遷移。激光的強度還可以用於調整結構隨時間推移分解的難易程度。”

奧夫尼亞尼科夫相信：使用這種3D模型，可以前所未有的準確性檢查細胞的行為，可以瞭解疾病的傳播方式，如果使用幹細胞，甚至可以通過這種方式定製組織。

總編輯圈點

對於打印活體組織結構的生物製造領域，科學家已經研究了十多年，但我們依然處在這條漫漫長路的開端。這其中，以活細胞作為打印原料的過程，因為過於精細，還要考慮到細胞後期的生長，一直以來都被認為難度很高。而今科學家提高了這一技術的精度，不但讓人類可以最大程度地理解細胞行為，還讓未來利用細胞定製活組織模型成為可能。