3D生物打印機是一種能夠在數字三維模型驅動下，按照增材制造原理定位裝配生物材料或細胞單元，制造醫(yī)療器械、組織工程支架和組織器官等制品的裝備。
目前在傳統(tǒng)組織工程領域，制造血管及血管化組織仍是主要挑戰(zhàn)。生物打印通過逐層沉積細胞、生長因子和細胞外基質樣水凝膠，能夠以解剖精度制造具有多種細胞結構的特異性生物組織，極大地促進了組織工程和再生醫(yī)學的發(fā)展。生物打印相較于其他生物制造方法具有諸多優(yōu)勢，期望在解決血管化問題方面提供切實可行的方案，并推進組織工程化血管臨床轉化。

圖1 生物打印血管及血管化組織示意圖

圖1為生物打印血管及血管化組織示意圖。生物墨水通過金屬離子-、酶-或光聚合交聯(lián)機制進行聚合固化。在細胞培養(yǎng)成熟前，一般需要支撐（犧牲）材料來維持整個生物制造體的結構以及保持在適當的位置。理想情況下，組織工程化血管應該和原生血管一樣，具有外模、中膜和內膜三層結構，并且具有收縮舒張、營養(yǎng)物質和氧滲透功能。
根據工作原理，目前生物3D技術打印可以概括分為3種:擠壓成型生物打?。‥BB）、液滴噴射生物打印（DBB）和激光輔助生物打印（LBB）。生物打印技術制造組織工程化血管主要通過兩種方式：1.有支架方式，活細胞被包裹在水凝膠或者脫細胞基質等外源性生物材料中進行打印，支架為細胞的早期生長提供臨時支持，通過生物學、化學和力學因素來誘導細胞分化成熟。

 
圖2 直接擠壓式生物打印血管過程示意圖

圖2為直接擠壓式生物打印血管過程示意圖，生物墨水包含細胞和支撐材料，直接打印出管狀結構，經培育成熟后，獲得組織工程化血管。

 
圖3 共軸擠壓生物打印血管示意圖

圖3為共軸擠壓式生物打印血管過程示意圖，生物墨水和支撐材料通過同軸噴嘴系統(tǒng)，在打印過程中進行混合交聯(lián)，構建空心管狀結構；2.無支架方式，誘導活細胞形成新生組織，進行無支撐打印，打印后需要后處理，包括細胞分選和組織融合，類似于早起胚胎發(fā)育過程中的自組裝現象。第2種方式避免了支架機械強度不足和聚合物殘留阻礙細胞生長的弊端，可以打印直徑小于1mm的微細血管。

 

圖4無支架生物打印血管組織示意圖

圖4為采用無支架方式生物打印血管過程示意圖，首先制作均勻的多細胞微團，逐層打印出血管樣組織。
生物打印技術為傳統(tǒng)組織工程制備血管及血管化組織開辟了新的途徑，并且已經取得了顯著的成果。未來，在體直接生物打印仿生血管以替換原位血管或者加速原位血管再生是以后發(fā)展的重要方向。另外，研究人員不僅限于生物打印多尺度復雜結構血管網絡，還要保證其結構的保真度與穩(wěn)定性。其次，通過精確定位不同種類細胞、蛋白甚至基因材料，可以按需控制生物打印血管的時間和空間分比率，真正做到智能化、自動化、個性化生物制造。那么,讓我們拭目以待,看看未來生物打印技術是否能達到新的高度吧!

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