生物3D打印技術具有制造個性化或復雜的結構的優勢，在醫療方面應用廣泛。目前生物3D打印的體內應用策略主要是手術植入或原位3D打印，但是這兩種方式都需要將應用的部位進行暴露以進行相關操作，手術暴露的外傷可能會引起繼發性的傷害，因此臨床治療的主要趨勢是微創或無創的方法。
四川大學華西醫院生物治療與癌癥中心國家重點實驗室茍馬玲團隊展示了一種基于數字近紅外（NIR）光聚合（DNP）的3D打印技術，該技術能夠對組織結構進行無創的體內3D生物打印。在這項技術中，NIR由數字微鏡設備（DMD）調制成定制的圖案，并以動態投影的方式在空間上引發單體溶液的聚合。通過用圖案化的NIR進行離體照射，可以將皮下注射的生物墨水非侵入性地原位印刷到定制的組織結構中。無需手術植入，就可以在體內獲得具有軟骨化作用的個性化耳朵組織結構和可用于修復肌肉組織的充滿細胞的共形支架。
圖1展示了基于DNP的無創3D生物打印示意圖，DMD及時調制NIR光束，隨后將具有光學圖案的NIR光束投射到光學鏡片上，圖案化的NIR光束投過皮膚，誘導皮下注射的含有細胞及納米引發劑的單體溶液空間聚合。通過連續的圖案化NIR光束投影可以將含有細胞的單體溶液在體內無創的打印定制的組織結構。
圖1 基于DNP的無創3D生物打印示意圖
圖2展示了基于DNP的無創生物3D打印耳狀組織，體外通過DNP工藝從皮膚覆蓋的含有軟骨細胞的生物墨水中打印耳狀組織，培養7天后細胞具有良好的存活率（>80%）。在小鼠體內通過DNP工藝印刷了耳狀組織，1個月后，形狀保持度較好，并逐漸軟骨化，原位形成了耳狀組織。定制的耳狀活體構建體在未來的組織再生和耳廓重建中具有廣闊的應用前景。
圖2 基于DNP的無創生物3D打印耳狀組織
此外，該研究還對閉合性肌肉缺損進行了基于DNP工藝的無創生物3D打印修復，結果顯示治療組的肌肉組織修復效果明顯好于對照組。
通過基于DNP的生物打印系統，可以從皮下注射的生物墨水在體內無創印刷活體定制的構建體，用于器官重建或組織修復，具有潛在的臨床應用，這將為醫學3D打印開辟新的途徑并推動微創或無創醫學的發展。
來源：南極熊3D打印網
供稿人:王慧超，連芩
供稿單位：機械制造系統工程國家重點實驗室
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