近年来，生物3D打印技术已成为市场上的一大热门话题。从3D打印假肢到3D打印器官，大众对生物3D打印寄予无限厚望。近期，据市场研究机构Gartner最新3D行业技术成熟度报告称，3D打印技术近年来发展迅速，特别是在医疗领域实现了该技术最重要的一些应用。生物打印，作为3D打印当前最为前沿的领域，在不断的开拓创新之后，已经站在了3D打印产业的最高峰。
亮点一：生物材料获得重大突破
器官打印的里程碑 全力改造未来科技
近日，康奈尔大学的研究人员开发出了一种轻量级的柔性材料，并准备将其用于创建一个人工心脏。这种新材料被称为"柔性泡沫，可以用于假肢、人工器官、软机器人等装置。"
研究人员可以将一开始是液体状态的聚合物泡沫倒入模具中形成柔软而坚实的对象。用这种方法制作人造器官的优点是，他们是只用一种材料制成的，减少了部件数量和失败的几率。这种材料具有相互连通的孔隙，可以让液体或者气体通过。当液体或者气体通过时它还会动，而且它的长度能够扩展至原来的三倍，并能够恢复原状。
据了解，这种多孔通道是将盐与液体状态的橡胶弹性体混合在一起形成的，当盐被去除时弹性体开始固化，以密封一个器官或人工假体，这样空气或流体通过时候就不会泄漏。该人工器官的外面也可以涂上这种聚合物，然后减盐，从而可以防止该装置的外层渗透液体。创建一个3D打印的人工心脏仍然是Shepherd和他的同事的终极目标，不过在此之前，他们希望先创造一个简单点的装置，以辅助而不是取代心脏。"所以，我们现在真正想做的是一个能够环绕心脏的装置然后帮助挤压它。"Shepherd说，比如，在对患者的心脏进行CT和MRI扫描之后，医生可以根据获得的3D数据设计和打印出一个定制的设备，这个装置可以环绕并有节奏地推动心脏，以辅助心脏恢复其自然功能，更重要的是不会引起心脏损伤。
除了心脏之外，研究人员也一直在使用该材料复制其他器官。在上月发表的一项独立研究中，Shepherd和他的团队还开发了一个3D打印的弹性体，可以成功地模仿章鱼触手的肌肉，其灵活性和运动能力在某种程度上可与真正的章鱼触手相媲美。
新型3D打印水凝胶：开创医疗天地
近日，美国德州的一个研究团队开发出一种全新的技术。该技术通过加入海藻酸盐，可以在3D打印水凝胶过程中实现前所未有的耐用性和精度控制。据悉，这种生物材料兼具弹性和强度，十分类似我们自己的自然组织，因此可用来3D打印一些需要承重的部件，比如膝盖软骨，也可以减少那些遭受运动损伤或者其它外伤的患者的关节置换需要。
凝胶是由一种亲水性聚合物链的组成的，可以用于制作简单的组织和细胞支架，被认为是一种优良的生物相容性材料。正是因为其高含水量使得他们能够模仿生物组织的柔性。但是遗憾的是除此之外水凝胶的强度太低、容易变形，因此无法用于像膝盖这样的承重关节。而在凝胶中，他们也加入了适量的海藻酸盐，简单地说，这种海藻酸盐，是一种粘性胶状聚合物，可以链接松散的凝胶网络，使其更强、更耐磨，并且在3D打印时保持精确的形状。
此外，科学家们还通过将该水凝胶结构浸入氯化钙溶液引入钙离子。这些离子会与海藻酸盐形成交联，使其更加强大。由此而产生的钙和海藻酸盐水凝胶的抗拉强度高于任何其他水凝胶生物材料，与人类自然的软骨不相上下。
"组织工程的一个主要挑战是制造出符合临床要求的尺寸、形状和结构完整性的对象。3D生物打印已具备达到这个目标的潜力。"WakeFores再生医学研究所主任AnthonyAtala说。
