本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
桌面3D打印机已经可以打印出玩具饰品、齿轮组，甚至可以制作其他打印机的零件。医学研究人员也在利用这项快速发展的技术来扩大再生医学的选择范围。英国曼彻斯特大学材料学院的布莱恩·德比在11月15日在线发表于《科学》杂志一篇新的综述论文中，详细介绍了这个新兴领域的进展和挑战。
研究人员在诱导细胞生长方面取得了巨大进展，他们将细胞生长在人工多孔支架上，然后将这些支架植入体内，以取代骨骼等硬组织。三年前，医生们能够诱导干细胞在骨骼支架上生长，从而再生骨骼并将其植入一名因基因缺陷而没有颧骨的青少年脸上。
但现在，研究人员不再依赖浇铸模具、泡沫设计或捐赠的生物材料，而是可以使用生物相容性、可生物降解的聚合物打印定制的支架结构。“这些方法使我们能够开发出非常复杂的支架，更好地模拟体内环境，”德比在一份准备好的声明中说。
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工程师可以仔细控制这些多孔支架的微小内部结构，以最大程度地促进细胞生长。这些新的打印方法还允许快速廉价地进行实验，以测试各种一次性设计。
先进的生物打印技术也可用于生物材料本身。与彩色打印一样，生物材料打印可以在不同的有机材料之间切换，并产生梯度和混合效果。喷墨打印是沉积细胞的首选方法，作为 20 世纪 80 年代的一个演示，一台未经改装的惠普桌面打印机被用来打印胶原蛋白以及类似组织的结构。
然而，打印对细胞来说是困难的。一些研究成功地使 95% 以上的细胞在整个过程中保持完整，但其他研究做得不太好——由于细胞膜受损而损失了一半以上。
生物打印的未来可能是这些方法的结合——既打印高度特定的支架，又打印细胞结构。最近的研究表明，干细胞的命运可以通过细胞打印的表面来控制。
基于打印的组织再生的前景将大大改善排斥问题（因为使用了患者自身的细胞），并在其他方法难以重建的部位再生组织。“即使移植一小块组织来修复鼻子或嘴巴内部也非常困难，”德比说。“目前将患者皮肤移植到这些区域的做法被认为是不令人满意的，因为移植组织不具有产生粘液的细胞或唾液腺。我们正在研究打印细胞片的技术”，这将更像这些器官的自然环境。
这些技术还可以用于研究人体外的疾病。例如，如果研究人员能够开发出一种产生癌细胞生长的结构，他们就可以在开始人体试验之前测试新的药物和治疗方法。
但在我们拥有按需打印的心脏、肾脏和眼睛之前，我们还有很长的路要走，需要学习如何制造更异质和更坚固的结构，以及维持健康的组织网络。“考虑到我们制造和表征简单的单材料支架的能力是相对较新的，打印组织的靶点是非常雄心勃勃的，”德比写道。但这些技术最终将创造“组织工程和再生医学的新研究领域”。