研究人员已经改变了传统的3D打印，创造了一些最复杂的生物医学结构，推动了再生骨骼和组织新技术的发展。

组织工程学的新兴领域旨在利用人体的自然能力来治愈自己，重建因肿瘤或受伤而失去的骨骼和肌肉。

生物医学工程师的一个重点是设计和开发3D打印支架，可以植入体内，以支持细胞再生。

但是，要使这些结构变得足够小和复杂，使细胞能够茁壮成长仍然是一个重大的挑战。

其中由麻省理工学院领导的研究小组，通过与澳大利亚墨尔本圣文森特医院的临床医生合作，已经推翻了传统的3D打印方法。

该团队没有直接制作生物支架，而是用复杂图案的空洞来打印模具，然后用生物相容性材料填充模具，最后将模具溶解掉。

使用间接方法，该团队创建了手指大小的生物支架，其充满了复杂的结构，到目前为止，这些结构被认为是不可能用标准3D打印机实现的。

首席研究员Cathal O ' Connell博士说，新的生物减毒方法依赖于广泛可用的技术，具有成本效益，易于扩展。

RMIT副校长的博士后研究员O ' Connell说： "标准3D打印机的形状受到打印喷嘴大小的限制-开口需要足够大，让材料通过，最终影响你打印的尺寸。 "

"但印刷材料之间的差距可能要小得多，而且要复杂得多。

"通过翻转我们的思维，我们基本上可以在3D打印模型的空间中绘制我们想要的结构。"

多功能技术

O ' Connell说，其他方法能够创造出令人印象深刻的结构，但只能使用精确定制的材料，使用特定的添加剂进行调整或使用特殊的化学改性。

"重要的是，我们的技术用途广泛，足以使用现成的医疗级材料， "他说。

"使用一个基本的'高中'级3D打印机创建如此复杂的形状是非同寻常的。

"这确实降低了进入该领域的门槛，并使我们在使组织工程成为医学现实方面迈出了重要一步。 "

这项研究发表在《先进材料技术》杂志上，在墨尔本圣文森特医院的生物工程研究、教育和培训中心Biofab3D @ acmd进行。

墨尔本圣文森特医院(Hospital Melbourne)骨科外科医生克劳迪娅·迪贝拉(Claudia di Bella)副教授说，这项研究展示了临床医生、工程师和生物医学科学家聚集在一起解决临床问题的可能性。

迪贝拉说： "临床医生面临的一个常见问题是，他们无法获得技术实验解决方案来解决他们每天面临的问题。 "

"虽然临床医生是识别问题和考虑潜在解决方案的最好的专业人员，但生物医学工程师可以将这一想法变为现实。

"学习如何在工程和医学中使用共同语言通常是最初的障碍，但一旦克服了这一点，可能性就会无穷无尽。 "

未来治疗工具包

目前，对于因疾病或受伤而失去大量骨骼或组织的人，很少有治疗选择，使截肢或金属植入物填补一个空白是常见的结果。

虽然组织工程的一些临床试验已经在世界各地进行，但关键的生物工程挑战仍然需要解决， 3D生物冲洗技术才能成为外科医生工具包的标准部分。

在骨科，一个主要的症结所在是开发一个横跨骨骼和软骨的生物支架。

O ' Connell说： "我们的新方法非常精确，我们正在一个生物支架中创建专门的骨和软骨生长微结构。 "

"这是手术的理想-一种可以支持这两种细胞的集成支架，以更好地复制身体的工作方式。 "

用人类细胞进行的试验表明，用这种新方法建造的生物支架是安全和无毒的。

研究人员接下来的步骤将是测试优化细胞再生的设计，并研究不同组合的生物相容性材料对细胞再生的影响。

一步：如何反向打印生物支架

这种新的方法-研究人员称之为负载式牺牲模板3D（NEST3D）打印-使用简单的PVA胶水作为3D打印模具的基础。

一旦注入模具中的生物相容性材料固定下来，整个结构就会放入水中溶解胶水，只剩下培养细胞的生物支架。

这项研究的第一作者、博士研究员Stephanie Doyle说，这种方法使研究人员能够快速测试材料的组合，以确定那些对细胞生长最有效的材料。

"我们先进的注射成型技术的优势在于它的多功能性， " Doyle说。

"我们可以在从生物降解聚合物到水凝胶、硅酮和陶瓷等一系列材料中生产数十种试验性生物支架，而不需要严格的优化或专门设备。

"我们能够生产出直径仅200微米的3D结构，有4根人类毛发的宽度，其复杂性可以与基于光的制造技术相比。

"它可能是生物减缩和组织工程研究的巨大加速器。 "