新創 3D 列印技術可印出生物組織

作者 | 發布日期 2018 年 06 月 10 日 0:00 | 分類 3D列印 , 生物科技 follow us in feedly

加州大學洛杉磯分校(University of California, Los Angeles,UCLAHenry Samueli 工程與應用科學學院(Henry Samueli School of Engineering and Applied Science,HSSEA)研究小組開發了一種新型 3D 列印技術,可以列印出由多種不同材料製成的生物材料,這可能是將來應用在人造組織移植或相關手術的關鍵步驟。這項研究報告發表在學術期刊《先進材料》(Advanced Materials)。



領導此團隊的 Ali Khademhosseini 教授表示:「組織是非常複雜的構造,為了製造出有正常運作功能的人造組織,我們必須重建複雜程度,以便讓不同材料同時具有生物相容性。」

這台印表機使用光固化成形法(stereolithography),利用 Khademhosseini 教授設計的兩個關鍵元件來完成印製。第一個是訂製的微流體晶片,大小相當於電腦晶片,但它有許多微流體輸入口,可以列印出不同材料;另一個是數位微鏡,利用數百萬個小鏡子排成陣列,且每個微鏡都能獨立移動。

研究人員使用不同類型的水凝膠,這些材料在經過印表機之後會形成支架,以利組織細胞生長。數位微鏡會將光線引導至印刷表面,被照亮的區域正是即將要列印物體的 3D 輪廓,光線會觸發水凝膠中分子鍵形成,進而使凝膠變成固體。在 3D 印表機印製物體過程中,數位微鏡陣列會藉由微調排列方式來更改光線走向,以符合物體中不同圖層的輪廓。

研究人員起初利用印表機來印製簡單的立體形狀,比如金字塔,接著他們印製複雜的 3D 結構,並試著模仿肌肉組織和骨骼結締組織;之後還印製了腫瘤和血管網形狀,做為研究癌症的生物模型。他們將列印出的組織移植到大鼠中,沒有觀察到排斥現象產生,提高了印製組織移植到人體的可能性。

這項技術首度使用複合性材料進行自動化光固成形生物列印,也是傳統生物列印技術的改良,因為在傳統印表機中,一次列印僅能使用一種材料。雖然這項新設備目前使用了 4 種生物墨水,但開發者表示,後續會繼續研發能容納更多不同墨水的印表機,以更符合複雜人體組織。

(首圖來源:UCLA