新泽西州罗格斯大学的生物医学工程师已经开发出一种用于3D打印的生物墨水，该墨水能够构建支撑人体组织的支架。重要的是，可以根据所用墨水的混合物来控制支架的刚度，从而可以将其应用于不同类型的组织以进行修复或更换。研究人员详细介绍了玻尿酸和聚乙二醇的改性形式以形成适合用作支架的强力凝胶。

“我们希望混合物具有合适的特性，而不是喷墨打印机的油墨颜色，该特性适合特定的细胞将支架扩增，分化和重塑成合适的组织。”罗格斯大学-新不伦瑞克大学工程学院的生物医学工程系资深作者David I. Shreiber解释说。“我们着眼于凝胶和脚手架结合部位的坚固性，使细胞可以附着在其上。”

基于透明质酸的生物墨水的3D打印系统。图片来自罗格斯大学/ Madison Godesky。

什么是透明质酸？

透明质酸是位于人体许多组织内的天然分子。在皮肤，结缔组织和眼睛中发现透明，粘稠的物质。人体含有大量的透明质酸，皮肤自然产生该物质以维持其水分含量。所以它也成为护肤产品中的常见成分。加州大学洛杉矶分校（UCLA）的研究人员也利用这种物质为3D打印创建了可行的生物墨水。透明质酸的特性使其非常适合制作定制的支架，但是，它缺乏用作支撑结构的耐用性。研究人员团队通过将玻尿酸与聚乙二醇（一种聚醚化合物）结合来强化玻尿酸，具有从工业制造到医学的多种应用。通过化学反应，结合的物质有助于形成增强的凝胶，适合作为支架来支持组织生长。

Shreiber与研究的主要作者Madison D. Godesky一起，构想了该研究中的3D打印机，他们将利用透明质酸和聚乙二醇混合物作为系统内的墨盒。 3D打印机将使用此墨盒打印凝胶支架或支撑结构，以帮助人体组织生长。

此外，研究人员还假定包含其他具有不同细胞和配体特征的墨盒，以充当细胞的结合位点。这样，根据需要支撑的组织类型，3D打印机将生产出具有正确数量的刚度，细胞和配体的凝胶支架。这使科学家能够调整3D打印组织支架的刚度：“刚度和结合位点均向细胞提供重要信号，” Godesky补充说。 “与以往的研究特别不同的是，可以通过油墨的组合独立地控制硬度和配体。”

支持3D打印中的组织生长

在再生，精确和个性化医学领域中，生物工程组织的主题已获得广泛关注。产品开发;和基础研究。 3D生物打印技术的出现支持了该主题的最新进展，以产生支架或用于组织生长的临时结构。

溶剂浇铸3D打印机上的打印机头从针头逐层沉积功能化聚合物墨水。图片来自里海大学。

例如，宾夕法尼亚州利哈伊大学的研究人员最近提出了一个新的3D打印平台，该平台能够使用空间功能化的支架来再生多个组织。此外，来自乌得勒支大学医学中心（UMC）和瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）的团队还开发了一种体积3D生物打印工艺，该工艺受可见光投影的启发，可形成自由形式的组织结构。3D打印机OEM 3D Systems选择与以色列生物打印材料开发商CollPlant合作，为第三方合作者创建组织和支架生物打印解决方案。通过合作，两家公司旨在结合各自的专业知识，以加快生物医学行业的突破。