標準 3D 打印使用數(shù)字藍圖用塑料或樹脂等材料制造物體，而 3D 生物打印則用活細胞或生物墨水制造生物部件和組織。第四個維度——隨時間的形狀變化——可以通過結(jié)合材料來實現(xiàn)，這些材料使打印的結(jié)構(gòu)能夠以預編程或按需方式響應外部信號多次變形。
生物打印 4D 構(gòu)造為科學家提供了更好地模擬真實組織發(fā)育、愈合和正常功能過程中發(fā)生的形狀變化并制造復雜結(jié)構(gòu)的機會。
科學雜志 Advanced Materials 上的一項新研究描述了一種新的載有細胞的生物墨水的開發(fā)，該生物墨水由緊密堆積的薄片狀微凝膠和活細胞組成，用于生物打印 4D 結(jié)構(gòu)。這種新系統(tǒng)能夠生產(chǎn)出能夠在生理條件下改變形狀的富含細胞的生物結(jié)構(gòu)。
這項名為“用于四維活細胞生物打印的堵塞微薄片水凝膠”的研究由伊利諾伊大學芝加哥分校的工程師撰寫，他們創(chuàng)造了生物墨水并進行了原型水凝膠的實驗。
他們的實驗產(chǎn)生了各種復雜的生物結(jié)構(gòu)，具有明確的配置和高細胞活力，包括 4D 軟骨樣組織形成。進一步的設計展示了在一次打印中制造的生物構(gòu)造中復雜的、多個 3D 到 3D 的形狀轉(zhuǎn)換。
“這種生物墨水系統(tǒng)提供了打印生物結(jié)構(gòu)的機會，這些生物結(jié)構(gòu)能夠隨著時間的推移實現(xiàn)比以前更復雜的結(jié)構(gòu)變化。這些富含細胞的結(jié)構(gòu)具有可預編程和可控的形狀變形，有望更好地模擬人體的自然發(fā)育過程，并可以幫助科學家對組織形態(tài)發(fā)生進行更準確的研究，并在組織工程方面取得更大的進步，”研究通訊作者 Eben Alsberg、Richard 說Loan Hill 主席，他在生物醫(yī)學工程、機械和工業(yè)工程、藥理學和再生醫(yī)學以及骨科等部門任職。
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