玩具還是未來？科研人員利用樂高開發(fā)可打印人體皮膚的生物3D打印機

2023年7月4日，南極熊獲悉，英國卡迪夫大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種完全由樂高積木制成的生物3D打印機。

△卡迪夫大學(xué)使用樂高積木開發(fā)的3D生物打印機

該項目由卡迪夫藥學(xué)和制藥科學(xué)學(xué)院的Christopher Thomas博士、Oliver Castell博士和Sion Coulman博士領(lǐng)導(dǎo)，旨在使3D生物打印變得更加經(jīng)濟實惠和易于獲取。

使用生物墨水，樂高生物打印機能夠精確地3D打印高分辨率的細(xì)胞層，以模擬人體組織的結(jié)構(gòu)。目前，卡迪夫大學(xué)正在使用樂高生物打印機進行3D打印皮膚細(xì)胞層，并致力于創(chuàng)建全尺寸的皮膚模型。

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

此外，樂高生物打印機還可用于將患病細(xì)胞添加到健康皮膚模型中。這使科學(xué)家能夠評估皮膚病的發(fā)展以及健康細(xì)胞與患病細(xì)胞之間的相互作用。模擬皮膚病的進展最終有助于研究人員開發(fā)潛在的治療方法。

該項目主要由英國皮膚基金會博士生獎學(xué)金資助。英國皮膚基金會首席執(zhí)行官Matthew Patey評論道：“我們很高興看到英國皮膚基金會的資助使得這項新穎的研究取得了如此出色的成果。我們期待看到如何利用這項研究來推動生物醫(yī)學(xué)研究的未來。”

△樂高3D打印機噴嘴，將充滿細(xì)胞的凝膠狀生物墨水噴射到培養(yǎng)皿上

開發(fā)功能性樂高3D生物打印機

由工程師和生物學(xué)家組成的多學(xué)科團隊合作設(shè)計、工程、建造和編程生物打印機。該團隊利用標(biāo)準(zhǔn)樂高積木、樂高機械子品牌Lego Mindstorms的零件以及實驗室泵的組合來構(gòu)建生物打印機。

雖然樂高已經(jīng)被用于構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)的3D打印機，但3D生物打印機需要更高水平的精度、可靠性和穩(wěn)定性，才能在實驗室環(huán)境中發(fā)揮作用。卡迪夫大學(xué)團隊聲稱，他們的樂高3D生物打印機已經(jīng)達(dá)到了能夠精確打印生物材料所需的水平，盡管仍處于起步階段。

為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，噴嘴首先將充滿細(xì)胞的凝膠狀生物墨水噴射到培養(yǎng)皿上。迷你樂高Mindstorm計算機控制著3D打印機的運動。在擠出過程中，該裝置通過沿X軸和Y軸移動平臺，同時沿Z軸移動噴嘴，來形成可編程運動，從而構(gòu)建細(xì)胞層以復(fù)制人體組織的3D結(jié)構(gòu)。

△該款生物3D打印機看起來非常具有創(chuàng)意

方便且經(jīng)濟的3D生物打印機

該團隊表示，樂高具有實惠的價格，并且具備高制造精度和公差要求。該團隊使用樂高積木僅需500英鎊（約為4581元人民幣）即可制造出3D生物打印機。與市售生物打印裝置的成本高達(dá)數(shù)萬英鎊相比，這意味著能夠大大節(jié)省成本。

△該研究成果已公開，題目為“低成本樂高3D生物打印機的開發(fā)和評估：從構(gòu)建模塊到生命構(gòu)建模塊”（傳送門）

該團隊發(fā)布了一份免費的藍(lán)圖，概述了如何重建3D生物打印機。他們希望更多實驗室能夠使用這些說明來制造他們自己的樂高生物打印機，從而將生物打印的能力擴展到研究人員手中，否則他們無法負(fù)擔(dān)此類技術(shù)的費用。

Thomas博士解釋道：“在研究合作變得前所未有的重要，且研究經(jīng)費如此緊張的情況下，我們很自豪能夠分享一個開源、易于使用且價格實惠的替代品，以替代大多數(shù)研究人員超出預(yù)算的急需設(shè)備?！?br />
該團隊最終希望他們的樂高生物打印機能夠幫助研究人員進行突破性的研究，因為這將有助于更好地理解生物學(xué)并進一步改善人類健康。

總的來說，卡迪夫大學(xué)團隊的樂高3D生物打印機代表了玩具與未來的完美融合。這項創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用潛力令人興奮，它將為生物醫(yī)學(xué)研究和人類健康的改善帶來革命性的影響。無論是作為一種實用工具還是一種創(chuàng)新思維的象征。