3D生物列印的主要難點是什麼?

時間 2021-05-11 23:54:19

1樓:Phoenix Rising

寫一點自己的思考:現在大家都是匠人一樣地列印、製造。但是器官、組織的結構、細胞排布,其中的規律是什麼?

僅僅把細胞擺在那裡,它們的確會自己長起來,但多細胞組織系統的穩定性、系統的功能實現呢?是否可以選取一些指標作為判據並開發一些方法進行評估呢?

2樓:弓巾

3D列印生物相容性材料在近幾年有了比較大的進步,比較有代表性的是鈦合金列印部件通過了FDA認證。FDA批准BioArchitects3D列印鈦金屬顱面植入物用於修復面部骨骼

細胞列印很多公司都在搞。據我所知大家都遇到的問題就是---細胞打出來後全死了。具體原因還不清楚。

一種說法是細胞溶液在噴出的一瞬間,受到的剪下應力 (shear rate)高達 6000 s-1 以上,細胞直接碎了。。

3樓:毛哥

用列印技術製造可正常工作的器官需要三個主要的條件:細胞(cell)支架(scaffold)和誘導(induction)。對於細胞而言,列印的首要要求就是要保留細胞活性的大前提下精準地從噴頭滴出細胞。

對細胞的分布密度和位置要求也很高。然而這些問題對於現在的科學家而言早就解決了。接下來乙個問題就是這器官都是立體的啊!

一團團細胞我要怎麼準確的讓他固定在某個位置?這就是第二個大條件,scaffold。就是實現製造乙個可生物分解(biodegradable)的支架。

以這個支架為那個人造器官定型。技術難點隨之而來:用什麼材料才能不留後遺症?

用什麼材料沒毒性?用什麼材料適合細胞快速增長?要用什麼機理排布?

什麼密度?等等。。。最後要說的也是最大的難點,induction。

眾所周知,任何乙個器官都不是單一細胞組成的。用印表機強行把各種細胞列印在特定位置是不可能的,因此目前研究方向都是適應幹細胞。把幹細胞成功附著在scaffold上,定型了,然而還要給細胞定性。

這就牽扯到要用怎麼引導幹細胞的發展(development)了。induction這東西太jb煩了。細胞和細胞間的交流,細胞環境,周邊的化學訊號,物理訊號都會影響細胞的發展。

現在在這方面的研究還差得遠呢。。。最多也就列印個腫瘤出來。然而種種難點卻依舊沒讓科研學者崩潰,他們避開了最大難點,把3D列印用在了列印軟骨組織上了。。。

因為1. 不用誘導,全用軟骨細胞就行2. 不用考慮排血管什麼的,省事。

3. 細胞密度低關鍵是後期培養了。

總而言之,短期內看到突破性成果希望渺茫。。。就算有成果了,移植技術也要跟上發展進度啊!然而這也不代表3D列印沒用。機智的工程狗們繞過重重難點依舊可以創造產出

4樓:misa董董

裝置貴,實驗條件苛刻。

最近,我們實驗室用mimics對病人ct資料修復,重建模型,嘗試先列印做手術用的支架,再做進一步研究。。

5樓:呂朕

我只接觸過RegenHU的生物3D印表機,

如下圖(regenHU家的bio factory):

下午要考試,先挖個坑。。說實話我生物列印接觸的相對來說非常少,考完回來後盡力再答題吧。個人感覺生物3D列印的兩大難點便是印表機的內部環境+使用的生物列印材料。

6樓:Paul

不請自來。 對醫療器械的3D列印不了解,就談一下具有生物活性組織的列印。也就是以細胞油墨為列印單元的3D生物列印。

細胞太嬌貴,紫外光,沒養分,不透氣,死死死。所以材料選擇很有限,要沒毒,透氣,溶氧,細胞可吸收,還要可控凝聚。

找啊找!海藻酸鈉氯化鈣,真心不結實,我們用氣動的點膠機就打了兩層,就直接流成了一攤,當然初期老闆不願意花大錢買增韌劑。

膠原蛋白和膠原蛋白酶,速度慢,條件更苛刻(有酶嘛,溫度,濕度多有要求),列印體更不堅固。

聚二甲基矽氧烷,這個是玩的,不能承載細胞。主要是無法除去。 還有是,我之前的回答中提到的,貼過來

對於如何使列印出的器官具有生理活性,如何建立器官在體內自身的代謝機制,都是短期內難以解決的問題。

生物列印現在能做的事很少,基本只能嘗試單細胞組織的列印,把分化的細胞用明膠或瓊脂糖或海藻酸鈉(氯化鈣固化)或膠原蛋白(膠原蛋白酶固化)粘結在一起,沒有特定的生物功能。

未來可能的做法,首先是嘗試解決組織細胞養分和代謝,就是列印血管化組織細胞。然後嘗試多種細胞列印,測試他們的相互作用,乙個思路是,通過3D印表機給各種細胞乙個合適的位置,用生物化學方法引導細胞生長,形成有特定功能的組織,在思考組織之間的相互作用,最終實現某種器官的功能。

當然在生物醫學對人體器官組織協調作用機制還未了解的現在,列印出有應用價值的器官是不可能的,科學家現在在做的只是做技術積累,為之後生物醫學的發展提供列印器官的技術支援。

生物列印說實話,現在只是個噱頭,誰都不知道會如何發展?我們都是初學者。

7樓:野合菌

說實話你就是你爸媽3D列印的,難不難你問問去。

應該一開始容易後來難。

言歸正傳。

看你想打什麼。

列印乙個架子讓細胞長肯定不是難題。

直接列印組織還是比較難的。

當然, 用「8==3探頭」在誰肚子裡列印乙個孩子估計還是很簡單的。

8樓:乙個有趣的工程師

首先說,列印出有生命的物質,不是很靠譜啊~~其次,3D列印基本上不能列印有力學效能的東西,比如彈簧之類的~列印些血管,骨頭,無非就是材料,有機或無機,的無限堆積罷了~沒什麼創造性~

也就這樣。

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