3D打印生物反应器：“器官再造”的突破性发展
近日，一篇发表在美国物理联合会杂志《生物微流体》的文章引起生物医学工程领域的研究人员的密切关注。文章主要讲述了麻省理工学院和印度理工学院分院马德拉斯的研究人员共同研究的一项生物科学技术——3D打印生物反应器。该技术通过3D打印制造出一个可以重复使用并且易于调整的平台，这个平台就是可以提供实时观察类器官生长的生物反应器芯片。
研究人员创造性地将这个生物反应器制作成芯片，并且芯片上有专门供细胞生长的孔，这些孔的侧面都可以通过十分细小的出气通道与外界相连。这个生物反应器的操作方式很简单，研究人员首先将打印的生物反应器芯片放在紫外光下固化，杀菌消毒后，再将大脑活细胞放入芯片的孔里，用玻璃片将这些孔的顶部密封，放在显微镜下就可以实时观察脑细胞的生长和发育状况。在观察过程中还可以随时将细胞生长所需要的营养液和药物通过侧面的进气口运输到芯片里去，大大延长了细胞的生存时间。
研究人员通过观察发现，在他们进行试验研究的生物反应器芯片中，一周内死亡的大脑类器官的核心细胞比率小于传统培养皿中培养的细胞，原因是他们在观察过程中使用了微流控设备持续为培养室进行灌流，这种持续灌流的方式比以往的人工手动灌流更接近营养物质在生物体内的运输方式，从而大大降低了细胞的死亡率。此外，这个生物反应器芯片还可以通过预热模拟生物体温，使培养皿的环境更加接近细胞生长的真实环境。
相较于传统培养皿，3D打印的生物反应器芯片的制作成本和制作难度也较小。这个大小不超过4×6厘米的芯片使用的材料是牙科手术中一种很常见的生物相容性树脂，非常方便获取。制作芯片的过程也十分简单，只需要将芯片各方面的数据输入电脑，通过3D打印技术打印出生物反应器芯片，然后将其放在显微镜下观察，就可以很清晰地了解细胞的生长情况，大大降低了研究所需要花费的时间和精力。而传统的培养皿则需要精心设计打磨，配备特定的显微镜与其兼容，耗时又耗力。此外，不同于传统培养皿只可以一次性使用的状况，该生物反应器芯片可以利用蒸馏水清洗和高压灭菌，达到重复使用的目的，从而降低了细胞观察的成本。
关于3D打印生物反应器技术的发展前景，上海交通大学生物医学工程硕士研究生导师王金武教授在接受本报记者采访时表示：“ 3D打印技术在医学领域的应用是未来发展的一个大方向。随着科技的不断发展，未来是数字化的社会，而3D打印生物反应器芯片孕育出大脑类器官，也正反映了数字化在现实社会中的实际应用。不仅如此，3D打印技术还可以直接‘打印’出生物器官，为器官再生提供助力。”该生物反应器芯片的成功研制，大大助力了人们对类器官的观察，为人类医学研究提供了可靠的技术支持。也许在不久的未来，人类可以利用这项技术培育出更高水平的生物类器官，而这些类器官也将会用来检验药物对人体器官的反应，研究人体内的各种疾病，推动“再生治疗法”的发展。
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