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3D列印技术可复制人体器官

快速3D列印技术能够在几秒到几分钟内完成整个部件的列印过程,因此在生物列印、原型设计和制造等应用领域中,越来越被视为是一种具有优势的技术。墨尔本大学的David Collins及同事提出了一种名为“动态介面列印”的新3D列印方法,后者利用声学调制、受限的空气-液体边界,能够在几十秒内快速生成厘米级3D结构。相关研究结果近日发表于《自然》。

3D列印技术可复制人体器官

传统的3D印表机通过在坚硬底板上逐层堆积材料完成列印。这种方法耗时,并且在将列印物体从列印平台上移除时易造成损坏。新型印表机本质上是一个加压的中空管道,管道被放入树脂液体中,气压在管道的开口端和树脂间形成一个介面,当树脂暴露于光线时会固化并变硬。通过将物体的横截面逐一投射到这个介面上,印表机可以逐步构建出一个3D结构。

扬声器用于振动介面,产生波动,从而加速固化过程。Collins指出,因此,这种印表机比类似的树脂3D印表机速度更快,每秒钟可列印0.7毫米的结构,而此前的最快纪录是每秒0.14毫米。

目前,研究人员已经列印出直径达3厘米、长度达7厘米的物体,解析度为15微米。 “这使我们可以列印单细胞级别的结构。”Collins表示,列印物体在树脂中随着列印过程浮动,因此这款印表机也能处理复杂构造。

“我们可以使用非常柔软的材料,列印出非常柔软、非常精细的结构,甚至比目前使用的任何材料都柔软,”他说。“这种印表机能够列印类比天然组织硬度的材料,是培养细胞和功能组织的绝佳选择。”

由于列印介面是透气而非固体的,这意味着该技术可以实现“多材料”列印。Collins表示,可以先列印骨组织,其次是肌腱,然后再列印皮肤。

团队设想,该3D列印技术的首批应用之一是从患者体内采集组织样本,并列印出功能性、定制化的组织模型。Collins表示,或许有朝一日,这项技术能让医生快速列印出多组功能性3D肾脏,并进行一系列药物测试,从而找出最有效的药物◆

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