18組生物3d打印制造流程范例課件

1、0218生物3D打印一、生物3D打印概述二、3D打印骨組織工程支架三、3D打印皮膚四、3D打印人造血管五、組織、器官修復(fù)應(yīng)用六、討論Contents生物3D打印概述011120將生物材料或生物單元(細(xì)胞/蛋白質(zhì)等)按仿生形態(tài)學(xué),生物體功能,細(xì)胞特定微環(huán)境等要求用增材制造的方法制造出具有復(fù)雜結(jié)構(gòu),功能和個(gè)性化的生物材料三維結(jié)構(gòu)或體外三維生物功能體。制造學(xué)拓展延伸單一結(jié)構(gòu)材料、功能材料生物材料、生命體材料多學(xué)科交叉融合工程+材料+信息+生命科學(xué) 生物3D打印定義材料、學(xué)科范疇傳統(tǒng)增材制造粉末膠水生物增材制造生物構(gòu)造塊 活體組織。兩個(gè)噴頭：生物墨水 生物紙生物墨水培養(yǎng)基（含人體細(xì)胞）打印的時(shí)候能夠懸

2、浮細(xì)胞使之在紙上精確定位，把墨水分布在紙上的時(shí)候又要能分解成液體生物紙水凝膠，用作細(xì)胞生長(zhǎng)的支架。 打印完一圈“生物墨”細(xì)胞以后,接著打印一張“生物紙”凝膠高精度：即分辨率高。該技術(shù)可以精確控制墨水噴射位置和墨水的量，有利于生物顯微結(jié)構(gòu)的建立，有利于局部痕量供給生物活性因子及藥物，從而有利于控制組織的局部生長(zhǎng)發(fā)育可以同時(shí)打印種子細(xì)胞和支架材料，更利于整體三維結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。其可以使用多顏色墨盒的原理，從而實(shí)現(xiàn)同時(shí)打印組織/器官內(nèi)的不同組分，使用不同的細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)和生物活性因子，并且使用精確的配比構(gòu)建速度快：能夠快速的制造生物組織/器官，保證了生物材料的存活率，從而顯著有利于再生醫(yī)藥、器官移植等

3、未來(lái)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?？梢园葱柚圃斐龇蟼€(gè)體需求的單個(gè)器官或組織,真正實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)的個(gè)性化需求。3D生物打印使用的種子細(xì)胞是來(lái)自患者自己身體的細(xì)胞,所以可以從根本上解決其他組織工程易發(fā)生的排異反應(yīng)。國(guó)外韓國(guó)2009年,浦項(xiàng)科技大學(xué)的Lee和Cho在生物制造領(lǐng)域使用微型SLA技術(shù)生產(chǎn)組織支架。英國(guó)諾丁漢大學(xué)Sawkins教授細(xì)胞和蛋白兼容生物打印制造機(jī)械性強(qiáng)度結(jié)構(gòu)用骨修復(fù)美國(guó)哈佛大學(xué)Kolsky教授基于生物3D打印構(gòu)造出異構(gòu)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的血管國(guó)內(nèi)杭州電子科技大學(xué)徐恩銘自主研發(fā)生物3D打印機(jī)清華大學(xué)徐弢教授利用心肌細(xì)胞和生物材料模擬打印動(dòng)物心臟四川大學(xué)康裕建教授利用Rollovessller3D打印平臺(tái)，以生物墨

4、水結(jié)合其他材料打印后培育生成了具有生理功能的組織結(jié)構(gòu)西安交通大學(xué)李滌塵教授2018年其研究成果“個(gè)性化下頜骨重建假體”產(chǎn)品獲得了國(guó)內(nèi)首個(gè)個(gè)性化產(chǎn)品CFDA注冊(cè)，成為我國(guó)3D打印技術(shù)醫(yī)學(xué)走向產(chǎn)業(yè)化的里程碑四個(gè)層次：第一層次:醫(yī)療模型和體外醫(yī)療器械的制造第二層次:永久植入物的制造生物相容,但非降解的材料第三層次:組織工程支架的制造生物相容且可降解的材料第四層次:體外生物結(jié)構(gòu)體的制造細(xì)胞,蛋白及其它細(xì)胞外基質(zhì)皮膚的生物3D打印仿生耳朵的3D打印腎臟的生物3D打印血管的生物3D打印3D打印骨組織工程支架0211203D打印骨組織工程 根據(jù)患者損傷部位的 CT、磁共振（MRI）等成像數(shù)據(jù)結(jié)合3D打印制造

5、技術(shù)，快速精確地制造具有個(gè)性化的骨組織工程支架，還可以利用 CAD 技術(shù)設(shè)計(jì)任意形狀，任意孔道結(jié)構(gòu)的三維支架，甚至可以在骨損傷的部位開展原位細(xì)胞打印修復(fù)。打印過(guò)程概括 將設(shè)計(jì)好的骨組織工程支架模型導(dǎo)入連接 3D 打印機(jī)的計(jì)算機(jī)內(nèi)，利用 FDM 打印機(jī)將3D 打印線條打印成設(shè)計(jì)好的骨組織工程支架。采用不同參數(shù)對(duì)模型進(jìn)行打印，在打印過(guò)程中仔細(xì)觀察打印機(jī)進(jìn)料、出絲是否順暢以及填充是否有效等方面來(lái)確定最佳打印參數(shù)。聚己內(nèi)酯/牡蠣殼粉骨組織工程支架聚己內(nèi)酯具有優(yōu)異的生物相容性和生物可降解性，已經(jīng)獲得FDA 認(rèn)證可以用于臨床，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于骨組織工程支架的研究。牡蠣殼是天然形成的含有豐富氨基酸和微量

6、金屬元素的礦物質(zhì)鹽的生物活性材料。牡蠣殼具有低免疫原性、良好的生物相容性、可降解性、骨傳導(dǎo)性以及成骨性能。牡蠣殼粉與聚己內(nèi)酯的結(jié)合可以提高支架的骨誘導(dǎo)能力。將聚己內(nèi)酯顆粒和牡蠣殼粉在 40的干燥箱中干燥 24 小時(shí)，備用。按表中的比例稱取聚己內(nèi)酯顆粒和牡蠣殼粉，機(jī)械攪拌混合均勻后，加入到雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)料筒內(nèi)，以 40rpm/min 的喂料速度投料到雙螺桿擠出機(jī)中擠出。對(duì)擠出樣條進(jìn)行冷卻定型，然后進(jìn)行造粒，造好的粒料進(jìn)行烘干。123將粒料投放到 3D 打印線材專用擠出機(jī)加工成細(xì)絲，擠出溫度為 80，得到直徑為 1.750.2mm 的 3D 打印線材。用 Solidworks 軟件設(shè)計(jì)三維多孔骨組

7、織工程支架模型，如圖。采用這種隔層交叉的方式設(shè)計(jì)模型并打印出PCL/HA 三維骨組織工程支架，采用這種設(shè)計(jì)的支架可以獲得較小直徑的孔洞結(jié)構(gòu)以及較大的孔隙率，實(shí)驗(yàn)證明這種空間結(jié)構(gòu)更加有利于細(xì)胞粘附和增殖。45得到的打印線材經(jīng)由3D打印機(jī)打印出計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的復(fù)合支架，3D打印機(jī)打印參數(shù)設(shè)置如下：打印溫度：150，熱床溫度：37，擠出頭移動(dòng)速度：50rpm/min，擠出速度：120rpm/min。制得含有不同比例牡蠣殼粉的聚己內(nèi)酯/牡蠣殼粉復(fù)合三維多孔骨組織工程支架。6形貌表征熱分析孔隙率測(cè)定紅外光譜測(cè)試力學(xué)性能測(cè)試聚己內(nèi)酯/牡蠣殼粉骨組織工程支架的表征體外降解測(cè)試體外蛋白吸附能力測(cè)試細(xì)胞毒性測(cè)試

8、體外溶脹性測(cè)試體外礦化能力測(cè)試聚己內(nèi)酯/牡蠣殼粉骨組織工程支架的表征3D打印骨組織工程支架021120聚己內(nèi)酯/牡蠣殼粉骨組織工程支架的表面和斷面形貌圖支架的形貌和孔洞是評(píng)價(jià)骨組織工程支架的重要參數(shù)，具有大小合適、相互貫通的三維孔洞結(jié)構(gòu)的骨組織工程支架，對(duì)骨細(xì)胞和新生組織在支架上的生長(zhǎng)有明顯的促進(jìn)作用。聚己內(nèi)酯/牡蠣殼粉骨組織工程支架的表面和斷面形貌圖表面低倍全貌聚己內(nèi)酯/牡蠣殼粉骨組織工程支架的表面和斷面形貌圖表面SEM形貌聚己內(nèi)酯/牡蠣殼粉骨組織工程支架的表面和斷面形貌圖斷面SEM形貌聚己內(nèi)酯/牡蠣殼粉骨組織工程支架的表面和斷面形貌圖由圖可知，所有支架具有齊整的表面形態(tài)，都呈多孔性，具有高

9、度規(guī)則，相互貫通的三維孔洞結(jié)構(gòu)，十分有利于細(xì)胞粘附和新骨組織的形成。從斷面SEM圖可知，牡蠣殼粉在支架中分布均與，高含量的牡蠣殼粉在支架中出現(xiàn)了團(tuán)聚現(xiàn)象。聚己內(nèi)酯/牡蠣殼粉骨組織工程支架的力學(xué)性能骨組織工程支架應(yīng)該具有一定的力學(xué)強(qiáng)度，而且還應(yīng)根據(jù)不同骨缺損部位原位骨組織的力學(xué)強(qiáng)度的不同而改變。支架的力學(xué)強(qiáng)度過(guò)大會(huì)削減骨生長(zhǎng)所需的正常應(yīng)力，造成“應(yīng)力遮擋”，可能導(dǎo)致骨質(zhì)疏松。理想的骨組織支架應(yīng)具有骨缺損部位相適應(yīng)的力學(xué)強(qiáng)度。聚己內(nèi)酯/牡蠣殼粉骨組織工程支架的力學(xué)性能聚己內(nèi)酯/牡蠣殼粉骨組織工程支架的壓縮強(qiáng)度聚己內(nèi)酯/牡蠣殼粉骨組織工程支架的力學(xué)性能從圖中可以看出支架壓縮強(qiáng)度在8-12MPa之間，

10、松質(zhì)骨的壓縮強(qiáng)度在1-20MPa，支架的力學(xué)強(qiáng)度和松質(zhì)骨的力學(xué)強(qiáng)度相匹配，滿足松質(zhì)骨修復(fù)的要求。聚己內(nèi)酯/牡蠣殼粉骨組織工程支架的體外降解性能組織工程支架要具備與植入部位相匹配的生物可降解性能，而且支架在降解過(guò)程中不能產(chǎn)生對(duì)組織有害的物質(zhì)，不能破壞修復(fù)組織的內(nèi)環(huán)境。聚己內(nèi)酯/牡蠣殼粉骨組織在體外完全降解大概兩年以上。聚己內(nèi)酯/牡蠣殼粉骨組織工程支架的蛋白吸附能力支架材料對(duì)蛋白的吸附能力是用來(lái)修復(fù)支架的重要指標(biāo)之一。支架的蛋白吸附能力越強(qiáng)就越有益于細(xì)胞和新生組織在其上面的增殖和生長(zhǎng)。聚己內(nèi)酯/牡蠣殼粉骨組織工程支架的蛋白吸附能力聚己內(nèi)酯/牡蠣殼粉骨組織工程支架的蛋白吸附能力由圖可知，含有牡蠣殼粉

11、的支架的蛋白吸附能力比單純的聚己內(nèi)酯支架有明顯的提升。而且隨著牡蠣殼粉含量的增加，支架蛋白吸附能力也增加。3D打印皮膚031120一、簡(jiǎn)介二、打印技術(shù)三、打印過(guò)程四、制約因素Contents 3D打印技術(shù)與生命科學(xué)相結(jié)合為創(chuàng)建人工器官、組織打開了一扇門，而創(chuàng)建人工皮膚是這些學(xué)科所探索的其中一個(gè)應(yīng)用方向。3D打印的人工皮膚或?qū)⒏淖儫齻颊叩钠つw修復(fù)治療方式與化妝品研發(fā)過(guò)程中所需的測(cè)試方式。3D打印皮膚 新加坡制造科技學(xué)院的最新一項(xiàng)研究成功地將3D生物打印的不同層細(xì)胞疊加在一起。新加坡制造科技學(xué)院所創(chuàng)造的打印方法通過(guò)噴墨的方式來(lái)進(jìn)行3D打印。新加坡研究學(xué)者將著色細(xì)胞、黑素細(xì)胞，角化細(xì)胞和纖維母細(xì)胞

12、（后兩者為制造皮膚必不可少的細(xì)胞種類）結(jié)合在一起。他們利用RegenHu生物工廠打印系統(tǒng)，將充滿細(xì)胞的3D打印墨水通過(guò)滴狀融合的過(guò)程打印出來(lái)。這種結(jié)合的方式不僅促成了三種細(xì)胞種類的結(jié)合，還能以此來(lái)控制打印皮膚的毛孔大小。通過(guò)改變3D打印膠原質(zhì)和纖維母細(xì)胞的矩陣模型來(lái)實(shí)現(xiàn)多級(jí)孔結(jié)構(gòu)，讓其看起來(lái)更像原生皮膚。擠出-噴墨混合打印技術(shù)研究者們采用了一種混合3D打印方式，所謂的混合也就是使用多個(gè)打印頭，將擠出式3D打印擠出頭和噴墨式3D打印噴頭同時(shí)使用。該制作流程一共需要4個(gè)打印頭A打印頭是一個(gè)擠出式的打印頭，用來(lái)打印作為支撐材料的水凝膠材料。（該材料在細(xì)胞孵化期之前會(huì)被去除）B打印頭是用來(lái)打印聚已內(nèi)酯

13、的，之前介紹過(guò)，聚已內(nèi)酯在打印過(guò)程中是用來(lái)做網(wǎng)狀支撐結(jié)構(gòu)的。（也就是整個(gè)打印結(jié)構(gòu)的骨架）C打印頭用來(lái)打印包含膠原蛋白（皮膚當(dāng)中的主要結(jié)構(gòu)蛋白）的生物墨水材料的。D打印頭是一個(gè)噴墨式3D打印噴頭，用來(lái)打印角質(zhì)細(xì)胞。（人體表皮組織當(dāng)中最重要的細(xì)胞類型，它是一道用于保護(hù)真皮組織的屏障通過(guò)逐層打印方法，3D打印的結(jié)果創(chuàng)造出了半穩(wěn)固的皮膚樣品。3D打印的皮膚不僅在制藥和化妝品檢測(cè)方面具有價(jià)值，還可以為燒傷或事故受害者提供皮膚移植物來(lái)改變身體狀況。目前工程皮膚構(gòu)造已被用于這些方向，但它們不具有天然皮膚的許多特征，如毛囊，汗腺和色素沉著。這四個(gè)打印頭依次按照如下的打印流程進(jìn)行打印，得到我們所需要的皮膚組織：

14、1、B打印頭打印聚已內(nèi)酯底層框架2、A打印頭打印水凝膠支撐3、如此一層一層向上往復(fù)4、B打印頭擠出聚已內(nèi)酯隔膜5、C打印頭打印出真皮層（包含角質(zhì)蛋白）的生物墨水，同時(shí)B打印頭打印邊緣的聚已內(nèi)酯外墻結(jié)構(gòu)，從而圍住內(nèi)部的可流動(dòng)結(jié)構(gòu)6、D打印頭打印最上層的表皮結(jié)構(gòu)（角質(zhì)細(xì)胞）7、打印過(guò)程結(jié)束，去除底部的水凝膠支撐材料，加入增殖培養(yǎng)基，使結(jié)構(gòu)完全浸入其中，于37環(huán)境下培養(yǎng)3天8、之后加入分化培養(yǎng)基，通過(guò)氣-液交界面培養(yǎng)的方式進(jìn)行培養(yǎng)，最終使皮膚組織成熟打印示意圖上圖左為通過(guò)3D打印手法得到的細(xì)胞致密度，右為通過(guò)傳統(tǒng)手工手法得到的細(xì)胞致密度。通過(guò)對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)通過(guò)3D打印手法得到的細(xì)胞結(jié)構(gòu)相較于傳統(tǒng)手法

15、更加緊密，也就意味著其相較于傳統(tǒng)手法，能夠獲得更精確的組織形體，同時(shí)又能夠在培養(yǎng)過(guò)程中較好地保持形體。皮膚生物打印流程皮膚生物打印流程和傳統(tǒng)技術(shù)的比較 材料的研究與發(fā)展限制著技術(shù)的發(fā)展，適用于 3D 打印技術(shù)的生物材料將成為未來(lái)的研究熱點(diǎn)。生物材料打印出的結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度以持其形狀和植入后所承受的外部應(yīng)力。就噴墨成型技術(shù)而言，水凝膠作為材料基質(zhì)，為了防止打印過(guò)程中堵塞噴頭，生物墨水需要保持較低的粘度，因此具有較低的機(jī)械性能，這又不利于打印結(jié)構(gòu)的成型。所以適合于 3D 打印技術(shù)的生物材料的研發(fā)一直面臨著巨大的挑戰(zhàn)。未來(lái)的發(fā)展將需要把重點(diǎn)放在新型生物材料的研發(fā)上，研發(fā)出具有適當(dāng)機(jī)械性能、擴(kuò)

16、散系數(shù)、生物相容性的材料，為3D 打印技術(shù)的醫(yī)學(xué)應(yīng)用奠定重要的基礎(chǔ)。 提高 3D 打印技術(shù)的成型分辨率是其醫(yī)學(xué)應(yīng)用的另一研究方向。組織和器官的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中含有多種類型的細(xì)胞，分辨率在微米級(jí)別因此提高 3D 打印技術(shù)的成型分辨率將是醫(yī)學(xué)應(yīng)用的一大難題。目前，噴墨成型技術(shù)的成型分辨率最高能達(dá)到 50m，而光固化成型技術(shù)的成型分辨率最高，能高達(dá) 20m。但此分辨率仍不能制造出內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的組織和器官，因此醫(yī)學(xué)應(yīng)用的 3D 打印技術(shù)的成型分辨率仍有待進(jìn)一步提高。3D打印人造血管041120重大事故受傷、大面積燒傷或腫瘤切除的病人經(jīng)常需要對(duì)創(chuàng)面皮膚進(jìn)行再造，目前的醫(yī)療技術(shù)只能對(duì)皮膚表層厚度

17、(真皮和表皮)不超過(guò)200m進(jìn)行人工再造，而對(duì)包括皮下組織的幾毫米厚完整皮膚系統(tǒng)還不能進(jìn)行再造。因?yàn)樯婕暗窖芙M織，沒有血管的養(yǎng)分供應(yīng)，超過(guò)200m的人造皮膚就沒法存活。為此，德國(guó)弗朗霍夫激光技術(shù)研究所牽頭的跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)承擔(dān)了歐盟項(xiàng)目“ArtiVasc3D”，開發(fā)出3D打印技術(shù)制造人造血管。 視頻：德國(guó)：3D技術(shù)“打印”人造血管3D 打印制造血管的關(guān)鍵是要找到合適的打印材料，其適合作為移植血管的物理特性和生物相容性，必須與內(nèi)皮和毛細(xì)血管周圍細(xì)胞組織相容，以及適合于3D打印的可加工特性。研究人員采用噴墨打印與立體光刻相結(jié)合的方法，打印出只有 20m 厚的多孔、多分叉人造血管。人造血管多分叉結(jié)構(gòu)借助

18、于計(jì)算機(jī)的模擬設(shè)計(jì)，完全按照真實(shí)的血管結(jié)構(gòu)打印。打印血管所用的材料是丙烯酸酯基的合成聚合物。這種材料可以使血管表面分布許多直徑數(shù)百微 米的微孔。利用這種材料，研究人員首次成功地打印出了與真實(shí)血管功能類似的人造血管。 CU Boulder工程師開發(fā)了一種3D打印技術(shù)，可以重現(xiàn)血管的復(fù)雜幾何形狀，并且有朝一日可用于生產(chǎn)人造動(dòng)脈和器官組織。這種3D打印方法允許對(duì)對(duì)象的堅(jiān)固性進(jìn)行局部控制。它具有細(xì)粒度，可編程的剛性控制，使研究人員能夠模擬高度結(jié)構(gòu)化但仍必須保持柔韌的復(fù)雜血管幾何形狀。通過(guò)嚴(yán)格控制氧氣遷移及其隨后的光照，研究人員可以自由地控制物體的哪些區(qū)域固化為更硬或更柔軟 ，同時(shí)保持整體幾何形狀相同。

19、3D打印的復(fù)雜對(duì)象的SEM圖像圖b：氧抑制輔助印刷，其中固化區(qū)物理地限制在固化區(qū)域和氧氣抑制層之間。 圖c：不同紫外線照射劑量下雙鍵轉(zhuǎn)化率的深度分布。當(dāng)劑量高于閾值時(shí)，雙鍵轉(zhuǎn)化率隨劑量迅速增加。 3D打印的復(fù)雜對(duì)象的SEM圖像圖d：印刷水?；諛?biāo)的明場(chǎng)光學(xué)圖像，具有獨(dú)立圖案的剛度和幾何形狀（二元?jiǎng)偠鹊教沟谋砻妫?。高光學(xué)對(duì)比度表明交聯(lián)密度的強(qiáng)烈差異。圖e：沿b中虛線的光學(xué)對(duì)比度（黑線）和幾何（藍(lán)線）變化的量化顯示對(duì)比度（剛度）的明顯差異，但特征高度變化很?。?）在四川華西醫(yī)院再生醫(yī)學(xué)研究中心對(duì)一只恒河猴做了實(shí)驗(yàn)手術(shù)，科研人員將一段3D生物打印血管移植到猴子體內(nèi)，猴子的基因和身體結(jié)構(gòu)和人類比較接近

20、，選擇的部位是猴子的腹主動(dòng)脈，這段動(dòng)脈的內(nèi)徑是6mm和人體下肢的動(dòng)脈血管粗細(xì)相當(dāng)。全球首創(chuàng)的3D生物打印血管和第一臺(tái)3D血管打印機(jī)這臺(tái)3D生物打印血管機(jī)可以打印出血管獨(dú)有的中空結(jié)構(gòu)和多層不同種類的細(xì)胞。在打印前要建立一個(gè)三維模型，三維模型的數(shù)據(jù)來(lái)源于CT和核磁共振，數(shù)據(jù)通過(guò)云平臺(tái)完成三維圖重建和渲染。然后選取一段要打印的血管，通過(guò)3D生物打印機(jī)打印出獨(dú)特的和具有生物活性的組織和器官。打印噴頭里噴出的無(wú)色墨汁是構(gòu)成血管的關(guān)鍵材料，科研人員將其命名為生物磚，在生物磚的外面再打印出包裹材料。生物磚的大小比頭發(fā)絲的直徑還要小，直接取自人體的干細(xì)胞，經(jīng)過(guò)精心培養(yǎng)后構(gòu)成血管的基礎(chǔ)材料。生物磚的外面是有保護(hù)

21、功能的外殼，里面就是人體的干細(xì)胞，根據(jù)不同組織的需求每個(gè)生物磚里放置十幾個(gè)到上千個(gè)干細(xì)胞，經(jīng)過(guò)培養(yǎng)增殖，培養(yǎng)好的血管直接移植到體內(nèi)。組織、器官中的修復(fù)應(yīng)用051120一、引言二、生物打印技術(shù)三、生物墨水四、三維生物打印趨勢(shì)Contents組織和器官病變、創(chuàng)傷和正常生理功能衰竭是人類醫(yī)學(xué)面臨的最棘手的問題之一。臨床統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，美國(guó)醫(yī)院每年能完成 800 萬(wàn)例次組織移植手術(shù)，但并不能保證成功挽救每一條生命或避免殘疾。此外，每年大約有 4 000 人在等待合適的器官時(shí)死亡，近 10 萬(wàn)人在未被列入等待器官移植時(shí)就已死亡?？梢?，組織或器官缺損的修復(fù)和功能重建是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)領(lǐng)域所面臨的亟待解決的重大挑戰(zhàn)。雖然使用3D技術(shù)構(gòu)建結(jié)構(gòu)仿生的組織工程支架取得了令人稱贊的結(jié)果，但這些技術(shù)的成型條件苛刻，如高溫、紫外光照及有機(jī)溶劑等，不利于生長(zhǎng)因子甚至細(xì)胞參與支架的構(gòu)建。而且種植于支架的細(xì)胞往往游離在支架表面，難以長(zhǎng)入支架內(nèi)部，如何將細(xì)胞精確有序地排布在三維支架上，實(shí)現(xiàn)自然組織結(jié)構(gòu)和功能，一直是限制組織工程發(fā)展的科學(xué)問題之一。生物打印是指能夠?qū)⒓?xì)胞、生長(zhǎng)因子和支架結(jié)合在一起形成一個(gè)完整的整體結(jié)構(gòu)，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)不同類型的細(xì)胞在支架內(nèi)部的準(zhǔn)確定位，通過(guò)細(xì)胞、生長(zhǎng)因子以及支架