可用于皮肤移植的PrintAlive 3D生物打印机

今年的国际著名发明奖James Dyson Awards授给了由两位加拿大学生开发的3D生物打印机PrintAlive。该生物打印机，能够制造人造皮肤以用于烧伤患者的皮肤移植。目前，虽然PrintAlive仍处于商业化之前的开发阶段，但这种方法显然比用传统的方法进行皮肤移植更为有效，因此可望在医疗领域拥有光明的应用前景。 

第二代PrintAlive 3D生物打印机原型

这台PrintAlive 3D生物打印机是由两个多伦多大学的工程专业学生（专业方向分别是机械和生物医学工程）共同开发的。她们是： Arianna McAllister和Lian Leng。 它开始是两个人的MASc硕士项目，这之后Leng将其作为博士项目继续进行研究。

生物打印系统和皮肤移植应用

值得注意的是，他们的PrintAlive生物打印机与传统的挤出式3D打印技术还是有一些相似之处的。但是，这台3D生物打印机并不是像FDM 3D打印机那样一层层地堆积可移植皮肤。而是挤出一种被称为“活绷带”的水凝胶。该凝胶是由生物聚合物、人角质形成细胞（一种皮肤细胞）和成纤维细胞（即在伤口愈合中起关键作用的蜂窝结构体）混合而成的。 

然后该混合物以3D结构被挤出，在医疗专业的眼光看来，它很象人类皮肤的外层——表皮和真皮层。在挤出过程中，该混合物被打印成离散和清晰的蜂窝结构体，以模仿实际的皮肤细胞。这使得它成为治疗烧伤患者特别有用的物质，因为它可以简单地覆盖在烧伤创面上。 

生物聚合物形成的基本图案

水凝胶的3D结构

此外，它克服了治疗严重烧伤时经常要面对的几个问题。最突出的是，该水凝胶可以短时间大量的制造，而其他生长细胞的方法则通常需要数周的培养，据知，这种时间的拖延往往会使很多患者伤情恶化。正如打印机的发明者指出的那样：“对于一些严重的烧伤患者，其皮肤的表皮和真皮层往往都受到严重破坏，加速伤口缝合是有利于患者治疗，降低死亡率的关键; 烧伤后，患者的生存率与伤口稳定所需时间和烧伤面积成反比关系，烧伤面积每增加10％，烧伤患者的生存可能性就降低10%。”

寄出后的不同组装方式 

因此，PrintAlive生物打印是提高烧伤患者存活率的重要一步。在不久的将来，她们希望能够即刻制造出大型的定制水凝胶片。 

除此之外，她们的3D打印皮肤混合物还有其他的优势。由于PrintAlive使用患者自身的细胞，从而减少了感染，甚至排异的风险。同时它还能有效降低治疗成本。发明者解释说：“我们能够高度集中地定位投放人体细胞，而不是在整个面上均匀地填充，从而将所需细胞的数量减少了75%。同时也使的移植手术的准备时间相应地减少。” 

不过，在PrintAlive 3D生物打印机被全世界的医院普遍应用之前还有许多工作要做。Leng 和McAllister目前正在开发她们的第二代原型机，产品仍然还没进入商用阶段。 他们正在研究开发适用于复杂动物模型的更大打印机。希望在不久的将来，能够看到在商业上可用的PrintAlive 3D生物打印机。

来源：天工社