用于处理骨骼肌损伤的手持式3D生物打印机问世

    一组生物医学工程师和研究人员已经开发了一种手持式生物3D打印机，可以潜在地帮助外科医生完成肌肉骨骼外科手术程序。由康涅狄格大学副教授阿里·塔马约尔（Ali Tamayol）博士开发的生物打印机使外科医生可以将基于水凝胶的支架（或有助于细胞和组织生长的材料）直接沉积到骨骼肌的弱化部位。潜在地，该技术可用于治疗体积性肌肉丢失（VML），特别是在标准重建手术已被证明不足的情况下。

    Tamayol评论说：“打印机坚固耐用，可以用纤维状支架适当填充空腔，其中纤维类似于天然组织的结构。这是3D打印机的新产生，使临床医生可以直接在患者体内打印支架。最好的是，该系统不需要复杂的成像和打印系统。”

开发手持式3D生物打印机
    VML被描述为骨骼肌的外伤性或手术性丧失，从而导致功能受损。由于VML中骨骼肌缺损的几何形状因个案而异，因此该研究的作者首先解释说，重建手术是治疗VML的不充分方法。相反，研究人员认为3D打印是一种潜在的策略，因为它可以制造与缺陷部位的几何形状相匹配的支架。但是，对缺损部位进行成像，处理渲染计算机模型以及进行3D打印合适的支架所需的时间和设施阻止了创伤后受伤的立即重建手术。此外，使用传统的3D打印机正确植入基于水凝胶的支架是一项重大挑战，而传统的3D打印机在体外已产生了可喜的成果。

    因此，为克服这些挑战，研究人员建议使用明胶基水凝胶，将其3D生物打印直接打印到缺损区域，然后使用手持3D生物打印机原位交联。研究人员发现，这些移动式3D打印机通常基于挤压成型，可用于在受伤部位的目标非平坦表面上直接打印，从而克服了传统固定式3D打印机的物理限制。确实，手持式生物打印机的使用已为众多研究人员探索的软骨和皮肤再生领域。今年早些时候，来自多伦多大学（UoT）和森尼布鲁克健康科学中心的研究人员开发了一种手持设备，该设备能够3D生物打印可以治愈伤口的皮肤。该设备的第一个原型最初于2018年发布。“目前大多数3D生物打印机体积大，工作速度低，价格昂贵且与临床应用不兼容，”该项目的研究人员Axel Guenther博士评论道。

 使脚手架成功粘合
    研究人员创建了他们自己的手持式生物打印机，这是一种基于挤出的部分自动化设备，能够连续挤出生物材料，并且包括一个集成光源，用于交联挤出的生物墨水。该打印机易于操作，可用于创建厚度不同的高度定义的体系结构。此外，该研究还详细介绍了手持式生物打印机与各种类型的生物墨水的兼容性，以及其在非平坦表面上进行打印的能力。

    此外，据研究人员称，它能够立即印刷用于VML损伤的光可交联水凝胶，例如明胶甲基丙烯酰基（GelMA）。 GelMA是一种胶原蛋白衍生的生物材料，可紧密模拟天然骨骼肌的细胞外基质（ECM）。重要的是，GelMA可以粘附于人体组织，因此可以用作生物粘附剂。这组作者说，现有的生物打印技术还没有被用来成功地创建附着在实际受试者的缺损部位的基于水凝胶的支架。取而代之的是，仅在体外创建了模拟骨骼肌的3D生物打印支架。     

    这样，通过使用GelMA基于水凝胶的生物墨水，研究人员克服了基于水凝胶的支架植入的局限性，因为该溶液已被证明可以有效地粘附于骨骼肌的缺损部位。测试过程中，研究人员将基于水凝胶的支架直接印在VML损伤小鼠的缺损部位，表现出对周围组织的适当粘附力，并促进了肌肉细胞的生长。

    目前，该手持式生物3D打印机在测试阶段。