布法羅大學的科學家開發了一種快速的新型3D生物打印方法，這可能是朝著完全打印人體器官邁出的重要一步。使用基于VAT-SLA的新穎方法，該團隊已能夠將創建充滿細胞的水凝膠結構所需的時間從6多個小時減少到19分鐘。加快的生物制造方法還可以實現嵌入式血管網絡的生產，這可能使它朝著移植候補名單上的人員需要的挽救生命的3D打印器官邁出了重要的一步。

該研究的主要合著者周智解釋說：“我們的方法可以快速打印出厘米級的水凝膠模型。它顯著減少了長時間暴露于傳統3D打印中常見的環境應力所導致的零件變形和細胞損傷。我們開發的技術要比行業標準快10到50倍，而且它的工作原理與以前一樣大。”

加快生物3D打印的步伐

盡管在人體組織和器官移植中，生物打印細胞結構具有巨大的潛力，但該技術仍處于起步階段。印刷速度是目前面臨的主要障礙之一，因為到目前為止，水凝膠的沉積速率一直受到限制，以避免損壞其現有的細胞，因此印刷速度是最大的障礙。

盡管使用犧牲性支持物使科學家能夠部分克服這一缺陷，但這種方法背后的擠壓方法的簡單性繼續限制了其功能。相比之下，最近開發的連續液體界面生產（CLIP）技術具有極大地提高生物打印過程速度的潛力。通過在“死區”上方連續構建層，CLIP方法可以不斷補充物料，從而提高了生產能力，但付出的代價是只能制造薄壁零件。在這種方法的基礎上，布法羅團隊現已開發出一種“FLOAT”方法，該方法可使水凝膠以更高的速度沉積，從而能夠生產更大的血管化組織。

科學家能夠在不到20分鐘的時間內3D打印手形結構（如圖所示）。圖片來自《高級醫療保健材料》雜志。

“FLOAT”生物3D打印方法

在研究人員優化的FLOAT方法期間，物體可以通過低吸力的水凝膠桶內的玻璃板進行固化，從而產生具有高彈性的厚零件。為了證明他們的方法具有生物相容性，研究小組首先從與細胞相容的PEGNB聚合物制備了一組樣品。

使用普通的SLA 3D打印機生產相同的模型需要花費大約6.5個小時的時間，大大超過了基于FLOAT的19分鐘的工作時間。科學家們的基于水凝膠的手還具有血管通道，這意味著它們最終可以被植入內皮細胞，以創造出可移植的功能性肢體。

最終，科學家們能夠將細胞塊體外接種到微通道中，但是他們還發現，將這些細胞塊整合到強度更高的結構中會導致細胞活力降低。將來，該團隊認為，轉向使用納米材料摻雜的聚合物可以為平衡剛性和相容性提供答案，并可以快速生產基于水凝膠的血管化結構。

使生物3D打印走向現實

在其他地方，創建人體功能器官的努力僅限于小型化模型，例如德克薩斯州大學埃爾帕索分校的科學家創造的微型3D生物打印心臟。將血管化的結構發送到國際空間站（ISS），以測試微重力如何影響人的心臟。