冷冻细胞生物打印：多层冷冻光刻技术提高细胞存活率
加州大学伯克利分校（UC Berkeley）工程师终于找到了一种逼真的人体器官3D打印方法。在他们最近发表的论文《用于组织工程的生物材料的平行多层冷冻光刻设备》中，作者解释了他们如何能够通过额外的硬件和快速工作的机械臂加速3D打印。极端温度也成为细胞可持续性的主要因素。
今天的研究人员可能能够提取细胞并，并有一个极好的概念来操纵它们，但它们的脆弱性往往在一个有希望的项目开始之前就结束了。考虑到所有这些问题，科学家们已经创建了一个新系统，在细胞有机会死亡并毁掉一切之前，使用冷冻温度和指数量的打印能力来提高生产速度：
“该技术使用多层冷冻光刻技术（MLCL），通过同时平行打印2D层并在装配现场将层组装成3D结构，而不是从单个元素中按顺序线性组装3D对象，从而使生物产品更快、更大的数量。
虽然温度和化学成分的一致性对于维持细胞的存活至关重要，但这里的冷冻光刻技术增加了一个新的转折点，冻结了每一层，并提供了更好的可持续性机会。
“3D生物打印的问题在于，它是一个非常缓慢的过程，所以你不能打印任何大的东西，因为生物材料会在你完成时变质。”机械工程教授兼团队负责人鲍里斯·鲁宾斯基说， “我们的一项创新是，我们在打印材料时对其进行冻结，以便保存生物材料，我们可以控制冷冻速度。”
通常被称为“生物打印的圣杯”，研究人员将器官的制作视为最终目标。这可以延长目前等待移植的许多患者的寿命，并且将来允许医生提供特殊的医疗。借助这项新技术，研究人员可以更好地控制生产、温度和可持续性。
“当每层堆叠形成一个3D结构时，我们实施的创新之一就是将3D结构浸入低温浴中冷冻，而不是让浴槽填充以满足每一层。”这篇论文的合著者Joseph 说， “这种方法使我们能够更准确地控制冷冻速度。”
由于采用了高性能的冷冻技术，新系统在食品制备领域也可以转化为更好的质量。
机械臂堆叠2D组织层。（图片由加州大学伯克利分校的Gideon Ukpai提供）
“这一点很重要，因为冰晶的大小和冰晶的均匀性是冷冻食品质量的核心要素。”机械工程教授，该论文的共同作者鲍里斯·鲁宾斯基说。
“吞咽困难在老年人群中很常见。因为这些患者吞咽困难，他们正在喂食基本上糊状的食物，所以他们没有食欲，而且问题更加严重。“鲁宾斯基说，“但是如果你能创造出有质感的食物，这可能更令人开胃。然后当他们咀嚼时，食物会在嘴里融化，这样他们就可以吞咽并获得营养。我们的技术可以让你用任何食物做到这一点。”
这种新形式的打印在整个行业中具有巨大的潜力，尤其是组织工程领域，当今最热门的研究领域之一。虽然生物打印显然在医疗领域取得了巨大进步，但该项目是3D打印中解决的许多不同形式的改进的又一个例子。在过去几年中，3D软件、硬件和材料的创新已经像技术多米诺骨牌一样升级，而且它们似乎不会很快停止。
研究人员继续寻找使细胞保持足够长的时间以成功地设计组织的方法，无论是在肺、膀胱甚至细胞化心脏的实验室中制造。了解更多关于机器人技术如何进一步推动3D打印技术的信息。