攻克體積生物3D列印挑戰，開啟醫療革命！

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2023/06/29 攻克體積生物3D列印挑戰，開啟醫療革命！

UMC Utrecht的科學家在體積生物3D列印方面取得創新進展！生物列印是一項具醫療應用潛力的增材製造技術，可3D列印活細胞和組織，但這項技術所面臨的挑戰，你知道是什麼嗎？

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3D列印細胞的生物功能
UMC Utrecht研究人員在體積生物列印方面取得三項關鍵性的進展：
1. 創造具生物功能區域的3D列印細胞
2. 使用顆粒凝膠最佳化3D生物列印細胞
3. 結合體積生物列印和熔體電寫(MEW)來3D列印血管

傳統的3D生物列印無法準確操縱細胞的位置，也無法編輯凝膠來實現細胞的發育，但上述的三大進展有助擴大3D生物列印的臨床應用。

研究人員致力在3D生物列印後引發材料的化學變化，因此編輯了凝膠的孔隙率和內部化合物的結合，使明膠結構內可創造複雜的3D圖案，那麼在3D列印的組織中，就能引入生長因子或生物活性蛋白質，創造具生物功能的3D列印細胞。

此外，研究人員還使用顆粒凝膠來把3D生物列印細胞最佳化，顆粒凝膠是緊密堆積的凝膠微粒，可以定製填充，並在擠出3D列印的過程中，令細胞和其他化學物質快速而準確地沉積在顆粒樹脂中，最後在擠出的細胞周圍創造形狀來完成列印。

實驗證明，顆粒樹脂具有更高的生物活性，在3D列印後的八天內，幹細胞會擴散得更多，而上皮細胞和神經元樣細胞都會建立更多的連接。

複雜的共培養模型包含兩個不同的 iβ細胞組，嵌入具中央通道的體積列印結構中

生物列印技術打造更強健的功能性血管
體積生物列印常面臨結構脆弱的問題，特別是在製造血管時。研究人員將體積生物列印與熔融電寫技術結合，創造出堅固耐用的結構——熔融電寫使用塑料線材的3D列印支架，但無法直接列印細胞，因此體積生物列印採用凝膠固化的方式，把細胞載體固定在支架上，然後將管狀支架浸入光敏凝膠中，再使用體積列印機的雷射進行選擇性固化，實現細胞的精確定位。

使用20、40或60層的熔體電寫支架，強化體積列印血管的效果

在一項發表於《先進材料》雜誌的研究中，研究人員測試了不同的支架厚度和生物列印凝膠位置的效果，並成功3D列印了血管，包含兩層幹細胞和一層上皮細胞。這種設計會在側面形成孔洞，用來控制容器的滲透性，另外，研究還展示了更複雜的結構，如叉形容器和帶有靜脈瓣膜的容器。

下一步，研究人員將使用功能細胞代替幹細胞，進行真實血管的生物列印。