3D列印活體細胞

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圖為將核殼海藻酸鹽微粒沉澱在旋轉的基質上，一步列印出的外徑大約15毫米的管狀物，它擁有模塊化的內部結構。噴嘴在圖片上方可看見。

圖像來源：C.W. Visser and T. Kamperman

荷蘭特溫特大學的科學家們利用一種名叫「空氣中微流體」的新技術成功地列印出了活體細胞的3D結構。這種特殊的技術使快速即時地製造用於修復受損組織的活性構件成為可能。這項研究已發表在《Science Advances》上。

微流體技術指的操作尺寸在毫米和微米之間的微小液滴。通常，帶有微小流體通道的晶元、反應器和其他組件構成了這種晶元實驗室系統。儘管這些晶元帶來了很多的可能性，比如製造乳狀液（攜帶其他物質的液滴），但是液滴離開晶元的速度通常在每分鐘幾微升左右。對於臨床和工業應用來說，這顯然不夠快：填滿1立方厘米需要1000分鐘，或者說是17個小時。這項研究中提到的新技術將這一過程縮短至幾分鐘。

撞擊的噴射液體

我們可以不在微型通道中而是在空氣中操作這些液體，從而獲得更快速度嗎？這是科學家們一直想要解答的一個問題。事實上這是可行的，方法就是利用兩個液體「噴嘴」。液體從一個噴嘴射向另一個噴嘴，產生這種噴射相對容易得多，而且它的移動速度比液滴通過微晶元快100至1000倍。速度並不是唯一的優勢，通過選擇含有不同種類相互反應的液體噴射，這種「碰撞」能夠產生新型材料。如果選擇合適的液體，就能夠在單一步驟中生成固態的可列印的構造塊。

在這種方法中，人們能夠捕獲列印材料中的活體細胞。產生的生物構件可以被列印成三維結構，這種結構看上去像海綿，裡面充滿了細胞和液體。這些三維模塊化生物材料具有與自然組織非常相似的內部結構。很多3D列印技術都基於加熱和紫外線，而這兩種方法都會破壞活體細胞。因此這種新型的微液體技術在組織工程學中是一項非常有希望的技術。在組織工程學中，人們使用培養的患者細胞材料修復受損的組織。

上圖為噴射的液體（藍色，來自左上方）在空氣中與一連串液滴（紅色，來自右上方）在空氣中撞擊。撞擊之後，這些液滴被噴射出的液體所覆蓋，因為噴射液體的表面張力降低。通過向噴射液體中添加固化劑，這些液滴就可以在幾毫秒中被固化為顆粒，並被收集在固態基質上。圖像來源：C.W. Visser and T. Kamperman

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