胃溃疡和其他胃部伤口困扰着全球八分之一的人，但常见的传统疗法存在缺陷。现在，科学家们旨在通过探索 3-D 打印的新领域来解决这些问题：将活细胞直接沉积到人体内。
正如 3-D 打印机放下层层材料来创建结构一样，
生物打印机挤出活细胞以产生组织和器官。这一概念的长期梦想是，在器官捐赠等待名单上的人们——仅在美国就有近 7 万人，根据非营利组织器官共享联合网络的数据——有一天可能会选择获得生物打印器官。尽管以这种方式生产功能性心脏或肾脏的能力可能还需要数年时间，但现实的近期目标包括生物打印更简单的结构，例如骨移植。然而，在体外打印的活体组织仍然需要植入手术，这通常涉及大的切口，从而增加感染风险并延长恢复时间。
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如果医生可以直接在体内打印细胞呢？这个想法是使用当前的
实验室培养皿上的生物打印凝胶。图片来源：温翔 赵
微创手术技术，通过小切口将 3-D 打印工具插入患者体内，然后铺设新的组织。这种“体内生物打印”的潜在应用可能包括用于帮助修复疝气的手术网片和用于帮助逆转不孕症的卵巢贴片。
之前关于体内生物打印的大部分研究都集中在皮肤和身体外部其他组织的治疗上，因为必要的设备通常太大，无法在不进行大手术的情况下进入消化道和其他位于中心的器官。为了以更微创的方式治疗胃部病变，中国的科学家们希望开发一种微型生物打印机器人，可以相对容易地进入人体。该研究的资深作者、北京清华大学的生物工程师徐涛说，研究人员使用了现有的创建灵巧电子设备的技术，例如
机械蜜蜂和受蟑螂启发的机器人。
由此产生的微型机器人宽度仅为 30 毫米——不到信用卡宽度的一半——折叠后的长度为 43 毫米。一旦进入患者体内，它就会展开至 59 毫米长，并可以开始生物打印。“该团队构建了巧妙的机制，使系统在进入人体时紧凑，但在通过入口处的狭窄限制后展开以提供较大的工作区域，”俄亥俄州立大学的机械工程师大卫·霍尔泽说，他没有参与这项研究。
在他们的实验中，中国研究人员将微型机器人安装在内窥镜（一种可以通过身体开口插入的长管）上，并成功地将其穿过弯曲的管道进入透明塑料胃模型。在那里，他们用它将载有人胃内膜和胃肌肉细胞（由商业实验室培养）的凝胶打印到实验室培养皿上。打印的细胞保持活力并在 10 天内稳定增殖。“这项研究是首次尝试将微型机器人和生物打印结合在一起，”徐说。
研究人员表示，主流的胃病变治疗方法包括药物治疗，但药物起效缓慢且并非总是非常有效；内窥镜手术，只能修复相对较小的伤口；以及内窥镜输送的喷雾剂，可以止血，但对于完全治愈较大的损伤几乎没有帮助。体内生物打印的希望是，它最终可能会通过用可以修复胃病变的活体结构覆盖胃病变来改进这些方法，徐说。
徐补充说，未来的研究可能会将微型机器人的宽度缩小到 12 毫米，并为其配备摄像头和其他传感器，以帮助其执行更复杂的操作。他和清华大学的主要研究作者温翔 赵在
他们的发现在本夏季的生物制造杂志上详细介绍。
徐和他的同事指出，他们用作生物打印“墨水”的凝胶仅在相对较冷时才稳定。在正常体温下，它们太液态而无法很好地形成结构。此外，研究人员添加的有助于凝固凝胶的氯化钙溶液可能会损害人体。但霍尔泽和他的同事最近独立开发的另一种凝胶可能有助于解决这些问题
它可以在体温下保持形状，并且可以使用可见光凝固。
生物打印的一个挑战是如何有效地将打印的细胞附着到现有的软器官和组织上。霍尔泽和他的同事测试了一种潜在的解决方案，尝试“治愈”质地相似的材料（包括生鸡胸肉条）中的穿刺孔。首先，3-D 打印机的喷嘴将一小团生物墨水挤入穿刺孔中，创建一个可以将穿孔组织连接到生物打印结构的锚点。然后，他们缓慢地撤回喷嘴，拖曳着一缕材料，他们可以用它在组织外部铺设更多细胞。“这项工作很有启发意义，”徐说。他补充说，借鉴这些方法将有助于体内生物打印的进一步发展。
霍尔泽认为，这项技术可能永远无法打印复杂的器官。相反，它可能会通过用相对简单的打印结构增强标准手术来证明其用途，这些结构可以释放药物以促进愈合或预防感染。“组织工程材料有很多机会……目前尚未被考虑——因为没有人愿意打开患者来输送材料，”霍尔泽说。