你桌子上的打印机技术很快就会成为重建人体组织、通过铺设患者自身皮肤层来治疗烧伤甚至重建整个器官的常见工具。
维克森林大学的一个团队构建了一个使用细胞代替墨水的“生物打印机”。它甚至使用了普通的现成打印头，连接到装满不同类型细胞的试管，而不是装满彩色墨水的墨盒。
由北卡罗来纳州温斯顿-塞勒姆的维克森林再生医学研究所主任安东尼·阿塔拉领导的团队正在致力于治疗烧伤。这种伤口很难治疗，因为在严重的情况下，患者可能没有足够的健康皮肤来采集或培养用于移植。为了防止感染（这可能是并发症的根源），移植皮肤来覆盖烧伤伤口也很重要。打印培养的细胞可以消除这些问题。另一个应用是修复疤痕组织。
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目前，移植的皮肤要么是从身体捐赠部位取出的皮肤片，要么是从患者体内体外培养的细胞层。但是后一种技术并非总是成功，因为体外生长的皮肤细胞必须小心处理，并且皮肤可能会分解或收缩。
为了治疗烧伤，激光会扫描受伤区域并创建三维地图，然后将其传输到打印机。打印头会将细胞逐层铺在烧伤处。
该项目是美国国防部一项耗资 8500 万美元的计划的一部分，旨在将再生医学应用于战场上的伤害。军方特别感兴趣，因为 10% 到 30% 的战场死亡是烧伤造成的。
阿塔拉说，用打印机构建物体的想法已经存在一段时间了。他指出，这个想法借鉴了计算机辅助设计 (CAD)，多年来，计算机辅助设计一直将屏幕上的 3D 模型转换为原型。他说，使用这种技术进行组织工程已经研究了几十年。
将生物打印用于组织再生的突破在于用于容纳细胞的凝胶：该混合物必须在细胞铺设时将其固定在适当的位置，并提供可行的培养基，使其在保持在容器中时保持活力。他说：“我们花了七年时间。有很多试错；这不是微不足道的化学问题，”他补充说。
为了构建组织，尝试了几种打印方法，包括三维 CAD 和激光打印。但是，一旦该小组使用了喷墨方法，就发现它的效果非常好，以至于一些早期组织构建工作是在当地办公用品商店的改装喷墨打印机上完成的。
其他器官也是由培养的细胞构建的，但它们是在支架上构建的，以赋予它们三维形状。皮肤不需要基质，因为它一开始就相对平坦。
到目前为止，该系统已经在小鼠身上进行了测试，这些小鼠的伤口类似于烧伤。那些用打印机生成的细胞治疗的伤口在三周内愈合，而那些自然恢复的伤口需要五周时间。研究人员计划在未来在更大的动物身上测试该系统。阿塔拉说，这项技术仍处于早期阶段。目前还没有人类测试的时间表或小鼠研究结果的发表时间表。
维克森林大学的研究小组不仅仅在研究皮肤。骨骼组织和一个两腔室的小鼠心脏都已成功打印出来。当细胞受到电击时，心脏被刺激跳动，打印的骨骼已被植入小鼠体内。
但是，打印器官（例如心脏）的一个挑战是，它们需要与血管、神经和其他组织连接才能正常运作。因此，尽管有可能使小鼠心脏细胞在电击下抽搐，但在新心脏就位的同时，还不可能生长出与身体其余部分所需的连接。然而，再生皮肤组织是不同的：移植后，它会吸收血浆，血管最终会生长到其中。
南卡罗来纳医科大学再生医学和细胞生物学系的助理教授弗拉基米尔·米罗诺夫说，阿塔拉的最大贡献是使用了活细胞。他说：“这是组织工程的新篇章，即活体细胞的应用。” 米罗诺夫说，通过专注于皮肤，阿塔拉避免了一些与打印整个器官相关的问题，并且通过将活细胞直接打印在伤口上，悬浮细胞的液体被吸收了。
米罗诺夫说，他目前持怀疑态度的一个部分是该过程在大型区域和不同皮肤类型上的效果如何。另一个问题是如何在烧伤覆盖非常大的区域时生长足够的细胞；细胞必须从患者的皮肤中提取，以避免排斥反应，因此它们可能需要在打印之前生长，这可能需要一些时间。在某些情况下，这可能不切实际。