你桌子上的印表機技術很快就會成為重建人體組織、透過鋪設患者自身皮膚層來治療燒傷甚至重建整個器官的常見工具。
維克森林大學的一個團隊構建了一個使用細胞代替墨水的“生物印表機”。它甚至使用了普通的現成列印頭，連線到裝滿不同型別細胞的試管，而不是裝滿彩色墨水的墨盒。
由北卡羅來納州溫斯頓-塞勒姆的維克森林再生醫學研究所主任安東尼·阿塔拉領導的團隊正在致力於治療燒傷。這種傷口很難治療，因為在嚴重的情況下，患者可能沒有足夠的健康皮膚來採集或培養用於移植。為了防止感染（這可能是併發症的根源），移植皮膚來覆蓋燒傷傷口也很重要。列印培養的細胞可以消除這些問題。另一個應用是修復疤痕組織。
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目前，移植的皮膚要麼是從身體捐贈部位取出的皮膚片，要麼是從患者體內體外培養的細胞層。但是後一種技術並非總是成功，因為體外生長的皮膚細胞必須小心處理，並且皮膚可能會分解或收縮。
為了治療燒傷，雷射會掃描受傷區域並建立三維地圖，然後將其傳輸到印表機。列印頭會將細胞逐層鋪在燒傷處。
該專案是美國國防部一項耗資 8500 萬美元的計劃的一部分，旨在將再生醫學應用於戰場上的傷害。軍方特別感興趣，因為 10% 到 30% 的戰場死亡是燒傷造成的。
阿塔拉說，用印表機構建物體的想法已經存在一段時間了。他指出，這個想法借鑑了計算機輔助設計 (CAD)，多年來，計算機輔助設計一直將螢幕上的 3D 模型轉換為原型。他說，使用這種技術進行組織工程已經研究了幾十年。
將生物列印用於組織再生的突破在於用於容納細胞的凝膠：該混合物必須在細胞鋪設時將其固定在適當的位置，並提供可行的培養基，使其在保持在容器中時保持活力。他說：“我們花了七年時間。有很多試錯；這不是微不足道的化學問題，”他補充說。
為了構建組織，嘗試了幾種列印方法，包括三維 CAD 和雷射列印。但是，一旦該小組使用了噴墨方法，就發現它的效果非常好，以至於一些早期組織構建工作是在當地辦公用品商店的改裝噴墨印表機上完成的。
其他器官也是由培養的細胞構建的，但它們是在支架上構建的，以賦予它們三維形狀。皮膚不需要基質，因為它一開始就相對平坦。
到目前為止，該系統已經在小鼠身上進行了測試，這些小鼠的傷口類似於燒傷。那些用印表機生成的細胞治療的傷口在三週內癒合，而那些自然恢復的傷口需要五週時間。研究人員計劃在未來在更大的動物身上測試該系統。阿塔拉說，這項技術仍處於早期階段。目前還沒有人類測試的時間表或小鼠研究結果的發表時間表。
維克森林大學的研究小組不僅僅在研究皮膚。骨骼組織和一個兩腔室的小鼠心臟都已成功打印出來。當細胞受到電擊時，心臟被刺激跳動，列印的骨骼已被植入小鼠體內。
但是，列印器官（例如心臟）的一個挑戰是，它們需要與血管、神經和其他組織連線才能正常運作。因此，儘管有可能使小鼠心臟細胞在電擊下抽搐，但在新心臟就位的同時，還不可能生長出與身體其餘部分所需的連線。然而，再生皮膚組織是不同的：移植後，它會吸收血漿，血管最終會生長到其中。
南卡羅來納醫科大學再生醫學和細胞生物學系的助理教授弗拉基米爾·米羅諾夫說，阿塔拉的最大貢獻是使用了活細胞。他說：“這是組織工程的新篇章，即活體細胞的應用。” 米羅諾夫說，透過專注於皮膚，阿塔拉避免了一些與列印整個器官相關的問題，並且透過將活細胞直接列印在傷口上，懸浮細胞的液體被吸收了。
米羅諾夫說，他目前持懷疑態度的一個部分是該過程在大型區域和不同皮膚型別上的效果如何。另一個問題是如何在燒傷覆蓋非常大的區域時生長足夠的細胞；細胞必須從患者的皮膚中提取，以避免排斥反應，因此它們可能需要在列印之前生長，這可能需要一些時間。在某些情況下，這可能不切實際。