3D 打印技术的出现，使生物医学中复杂的结构、组织的生产更加方便，同时，更高的效率也一直是人们所追求的。 不久前，加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院 (UC San Diego Jacobs School Of Engineering) 的纳米工程师团队在 IOPscience 上发表了其开发的基于数字光处理（Digital Light Processing ，DLP ）的快速高通量生物打印平台。据介绍，使用这一平台可在 30 分钟内打印 96 孔的活体人体组织样本。计算下来，3D 打印一个活体人体组织样本约需要 20 秒。
目前，该研究团队成员已在圣地亚哥成立了 3D 生物打印公司 Allegro 3D，将其研究成果落地为实用技术，以将高通量、高速的 3D 生物打印技术应用于生物医学设备、细胞基质、人体组织的制造。目前，Allegro 官网展示的产品包括 3D 生物打印机 STEMAKER™以及生物墨水、3D 打印板孔等 3D 生物打印材料。
图 | 3D 生物打印机 STEMAKER™（来源：Allegro 官网） 今年 4 月，Allegro 获得了美国国家科学基金会 (NSF) 约 100 万美元的资助，用于新型高通量细胞打印平台的研发。 像其他 3D 生物打印技术一样，该技术同样需要先在计算机上设计好基础的 3D 结构，再根据每个患者的组织进行个性化设计。在 3D 打印过程中，会通过计算机将 3D 结构分割成 n 个二维快照，再将二维图像信息传输到数百万个数控微透镜组成的阵列中。接下来，微透镜阵列组合形成的图案将以波长为 405nm 的紫光形式投射到活细胞培养物和光敏聚合物混合溶液上，紫光照射到混合溶液上，便可固化形成二维图像的实体模型。就这样，n 个二维图像逐层打印堆叠，最终形成一个包含生物组织活细胞的聚合物 3D 模型。
图 | 3D 生物打印机 HT-3DP 打印过程（来源：相关论文） 而在 3D 打印的整个过程中，数控微透镜阵列是实现超高速运行的关键环节。进行逐层打印时，每次打印一个图案，要比目前所使用的在激光引导下喷嘴喷射材料进行多次线条形成最终图案要快得多。 “可以类比用铅笔和用印章绘制图形的区别，” 加州大学圣地亚哥分校纳米工程博士、上述论文共同第一作者 Henry Hwang 进一步解释说，“用铅笔绘图需要一笔笔画出每一个线条，直至图形完成。而印章只要印一次，想要的图形就出现了。” 这就是它们在设计中采用数控微透镜阵列的原因，Henry Hwang 表示，在数控微透镜阵列的作用下，3D 生物打印的速度可实现成倍提升。 据了解，该团队此次报告的技术是在其 2013 年研发成果的基础之上进行的。该技术最初为创建活生物组织而开发，此前已经实现人类肝组织、血管网络、心脏组织、脊髓植入物等的 3D 打印。近年来，他们拓展了这一技术在藻类生长研究中的应用，以辅助珊瑚礁的恢复。
图 | 3D 打印的人类肝脏组织（来源：Allegro 3D 官网） 参考资料：https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1758-5090/ab89ca/meta -End-
