原位生物打印涉及直接在体内 3D 打印生物相容性结构和组织，在过去几年中取得了稳步进展。在最近的一项研究中，一组研究人员开发了一种手持式生物打印机，解决了先前设计的主要局限性，即能够打印多种材料并控制打印组织的物理化学特性。该设备将为再生医学、药物开发和测试以及定制矫形器和假肢的广泛应用铺平道路。
再生医学的出现通过替换、修复或再生受损组织和器官，使全世界患者的生活得到了显着改善。它是应对诸如缺乏器官捐献者或移植相关风险等挑战的有前途的解决方案。再生医学的主要进步之一是现场(或“原位”)生物打印，它是 3D 打印技术的延伸，用于直接合成人体内的组织和器官。它在促进有缺陷的组织和器官的修复和再生方面显示出巨大的潜力。
尽管这一领域取得了重大进展，但目前使用的原位生物打印技术并非没有局限性。例如，某些设备只与特定类型的生物墨水兼容，而其他设备一次只能创建小块组织。此外，它们的设计通常很复杂，使它们价格昂贵并限制了它们的应用。
在Biofabrication上发表的一项突破性研究中，包括加拿大维多利亚大学的 Erik Pagan 先生和 Mohsen Akbari 副教授在内的研究团队开发了一种手持式原位生物打印机，该打印机采用方便的模块化设计，可以打印复杂的生物相容性结构。“二十年前，我的母亲被诊断出患有乳腺癌，最终导致她的乳房被切除。这极大地影响了她的健康。这让我意识到，像手持式生物打印这样的技术不仅可以帮助开发与患者组织的形状和大小相匹配的用于乳房重建的个性化植入物，还可以用于创建用于乳腺癌生物学研究的肿瘤模型。这种应用可以显着改善受影响患者的治疗结果，” Akbari 教授在讨论他进行这项研究的动机时说。
手持设备的一个关键特征是存在多个生物墨盒，每个墨盒由气动系统独立控制。因此，设备操作员可以充分控制印刷混合物，从而更容易开发具有所需特性的结构。此外，该装置具有冷却模块和发光二极管光固化模块，它们提供额外的控制。
这种多功能原位生物打印机有多种应用。Akbari 教授解释说：“原位生物打印适用于修复因外伤、手术或癌症造成的大缺陷，这需要大规模的组织构建。 从长远来看，这项技术可以消除对器官捐献者的需求，同时还可以降低与移植相关的风险，让患者享受更长寿、更健康的生活。”
该设备的另一个值得注意的潜在应用是药物输送系统的生产。操作员可以构建支架或结构，以释放精确数量的药物以及体内特定位置的细胞。这将使药物更有效，最大限度地减少与它们相关的副作用，并提高它们的安全性。这篇论文中报道的技术还可以通过让科学家开发更准确的药物测试模型来加速新药的发现。
更重要的是，它有潜力开发定制假肢和骨科植入物。由于其便携性，这种生物打印机可以帮助医生更准确、更方便地匹配患者的组织解剖结构，从而增强生物打印结构的功能和美感。
这项研究的结果可以使致力于扩大再生医学范围的研究人员和医生受益匪浅，并促进合作研究，从而加速该技术的进一步发展。牢记这一点，Akbari 教授和他的团队通过IOP Publishing 和加拿大研究知识网络之间的变革性协议发表了这项研究。该协议使作者能够免费在 70 多种 IOP Publishing 期刊上发表他们的作品。这些文章立即可供所有人免费访问。“通过根据变革性协议出版，我们正在推广一种更可持续、更公平的学术出版模式，使整个研究界受益。这可以解决学术出版中长期存在的获取和负担能力方面的挑战，同时也促进科学知识的增长， ”Akbari 教授评论道。
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