玩具还是未来？科研人员利用乐高开发可打印人体皮肤的生物3D打印机

2023年7月4日，南极熊获悉，英国卡迪夫大学的研究人员开发了一种完全由乐高积木制成的生物3D打印机。

△卡迪夫大学使用乐高积木开发的3D生物打印机

该项目由卡迪夫药学和制药科学学院的Christopher Thomas博士、Oliver Castell博士和Sion Coulman博士领导，旨在使3D生物打印变得更加经济实惠和易于获取。

使用生物墨水，乐高生物打印机能够精确地3D打印高分辨率的细胞层，以模拟人体组织的结构。目前，卡迪夫大学正在使用乐高生物打印机进行3D打印皮肤细胞层，并致力于创建全尺寸的皮肤模型。

△（从左到右）Oliver Castell博士、Christopher Thomas、Sion Coulman博士

此外，乐高生物打印机还可用于将患病细胞添加到健康皮肤模型中。这使科学家能够评估皮肤病的发展以及健康细胞与患病细胞之间的相互作用。模拟皮肤病的进展最终有助于研究人员开发潜在的治疗方法。

该项目主要由英国皮肤基金会博士生奖学金资助。英国皮肤基金会首席执行官Matthew Patey评论道：“我们很高兴看到英国皮肤基金会的资助使得这项新颖的研究取得了如此出色的成果。我们期待看到如何利用这项研究来推动生物医学研究的未来。”

△乐高3D打印机喷嘴，将充满细胞的凝胶状生物墨水喷射到培养皿上

开发功能性乐高3D生物打印机

由工程师和生物学家组成的多学科团队合作设计、工程、建造和编程生物打印机。该团队利用标准乐高积木、乐高机械子品牌Lego Mindstorms的零件以及实验室泵的组合来构建生物打印机。

虽然乐高已经被用于构建标准的3D打印机，但3D生物打印机需要更高水平的精度、可靠性和稳定性，才能在实验室环境中发挥作用。卡迪夫大学团队声称，他们的乐高3D生物打印机已经达到了能够精确打印生物材料所需的水平，尽管仍处于起步阶段。

为了实现这一目标，喷嘴首先将充满细胞的凝胶状生物墨水喷射到培养皿上。迷你乐高Mindstorm计算机控制着3D打印机的运动。在挤出过程中，该装置通过沿X轴和Y轴移动平台，同时沿Z轴移动喷嘴，来形成可编程运动，从而构建细胞层以复制人体组织的3D结构。

△该款生物3D打印机看起来非常具有创意

方便且经济的3D生物打印机

该团队表示，乐高具有实惠的价格，并且具备高制造精度和公差要求。该团队使用乐高积木仅需500英镑（约为4581元人民币）即可制造出3D生物打印机。与市售生物打印装置的成本高达数万英镑相比，这意味着能够大大节省成本。

△该研究成果已公开，题目为“低成本乐高3D生物打印机的开发和评估：从构建模块到生命构建模块”（传送门）

该团队发布了一份免费的蓝图，概述了如何重建3D生物打印机。他们希望更多实验室能够使用这些说明来制造他们自己的乐高生物打印机，从而将生物打印的能力扩展到研究人员手中，否则他们无法负担此类技术的费用。

Thomas博士解释道：“在研究合作变得前所未有的重要，且研究经费如此紧张的情况下，我们很自豪能够分享一个开源、易于使用且价格实惠的替代品，以替代大多数研究人员超出预算的急需设备。”

该团队最终希望他们的乐高生物打印机能够帮助研究人员进行突破性的研究，因为这将有助于更好地理解生物学并进一步改善人类健康。

总的来说，卡迪夫大学团队的乐高3D生物打印机代表了玩具与未来的完美融合。这项创新技术的应用潜力令人兴奋，它将为生物医学研究和人类健康的改善带来革命性的影响。无论是作为一种实用工具还是一种创新思维的象征。