3D打印出可移植人耳

科学家开发了一种革命性的3D生物打印技术，打印出足够坚固的可替换组织，可以经受外科移植。为了证明这项技术的能力，科学家们印制了颌骨、肌肉、软骨组织和人耳用于实验。

威克森林再生医学研究所的安东尼·阿塔拉领导了这个研究小组，并在10年内开发了一套完整的组织和器官印刷系统(ITOP)。一旦证明它可以安全地用在人体上，这些3D打印的生物结构将被用来替换病人身上受伤、缺失和患病的组织。由于它们是在计算机上设计的，这些替换部件可以定制以满足病人的特殊需要。这项突破性技术的细节发表在《自然生物技术》杂志上。

像传统的3D打印机一样，生物打印机使用添加剂一层一层地打印复杂的结构。然而，生物打印机不使用塑料、树脂或金属。他们使用类似于活组织的特殊生物材料。

现有的生物打印机无法生产出正确大小和强度的组织。他们打印出来的要么太脆弱，要么在结构上不适合外科移植。他们也不能打印出更复杂的结构，如血管和血管。没有现成的血管，细胞就不能获得关键的营养和氧气。

阿塔拉说:“没有血管的支持，细胞无法存活，小于200微米的血管非常小。这些限制因素使得生物打印成为一个极具挑战性的技术命题。”

新的生物打印系统克服了所有这些缺点。可生物降解的聚合物材料形成组织形状，水凝胶(对细胞无毒)负责将细胞运输到结构中。临时外部结构可以在打印过程中保持对象的形状。为了应对有限的尺寸，研究人员需要在设计中嵌入微通道，以允许营养物和氧气输送到结构中的每个细胞。

阿塔拉说:“我们基本上重建了毛细管，这些微通道就像毛细管床。”

为了测试他们的3D打印生物部分，研究人员在活的动物身上做了许多实验。人类的外耳被移植到小鼠皮下。两个月后，耳朵仍然保持其形状，软骨和血管在里面形成。印刷的肌肉组织也被移植到老鼠体内，老鼠和外耳一样，保持了结构的完整性。

干细胞创造的颌骨也被移植到小鼠体内。五个月后，这些结构形成了血管骨组织。未来，3D打印骨骼将用于人脸重建。

他带领团队打印的组织具有正确的尺寸、合适的硬度和完整的功能。他们的系统可以产生几乎任何形状和稳定结构的人体组织，有些需要计算机建模来满足病人的特殊需要。

一旦这些结构被证明是安全有效的，研究人员就可以开始人体试验。然而，阿塔拉说:“我们仍在探索这些东西的安全性。我们还有很多测试要做，这些测试需要很长时间。”