工程师用乐高打造了一台可以打印人类皮肤的3D打印机

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majer @ 2023.04.28 , 13:20

工程师用乐高打造了一台可以打印人类皮肤的3D打印机

人类皮肤是人体最大的器官，也是最容易受到损伤和感染的器官。因此，研究人类皮肤的结构和功能，以及如何预防和治疗皮肤疾病，是医学和生物学的重要课题。

然而，要进行这样的研究，需要有足够的人类皮肤样本，但它们并不容易获得。通常，人类皮肤样本是通过器官捐献或手术切除的组织获得的，但这些来源有限且不稳定，而且往往不能满足研究者对样本大小和类型的特定需求。

为了解决这个问题，一些科学家开始尝试使用3D生物打印技术来制造人类皮肤样本。3D生物打印技术是一种利用含有活细胞的“生物墨水”来打印出三维结构的技术，可以模拟人类组织的复杂形态。与传统的二维细胞培养相比，3D生物打印技术可以更好地还原人类生物学的精细结构，从而提供更可比的模型来研究健康和疾病的皮肤。

然而，3D生物打印机的价格非常昂贵，一般需要数万甚至数十万英镑。这对于许多研究团队来说是难以承受的，尤其是在科研经费紧张的情况下。因此，一些创新的科学家开始寻找更便宜、更易于获取的替代方案。他们想到了一个世界上最流行的玩具：乐高积木。

乐高积木是一种由塑料制成的积木玩具，具有标准化的零件和全球通用性。乐高积木不仅价格低廉、功能多样，而且制造精度很高，可以用来搭建各种各样的模型和机器。事实上，乐高积木已经被用来制作过传统的3D打印机，可以打印出固体的三维结构。但是，能否用乐高积木制作出能够打印出软性生物材料的3D生物打印机呢？

为了验证这个想法，由工程师和生物学家组成的多学科团队，在英国卡迪夫大学(Cardiff University)实验室里用标准的乐高积木、乐高机械(Lego Mindstorms)和实验室泵(lab pump)构建了一台低成本、高规格的3D生物打印机。这台打印机只花了500英镑(约合624美元)就完成了制作，并且能够达到产生精细生物材料所需的精度水平。

这台打印机非常简单易用。它有一个喷嘴，可以向一个盘子上喷射出一种含有活细胞的“生物墨水”。这种生物墨水是由一种能够产生电导性蛋白纳米线的细菌(Geobacter sulfurreducens)提供的。打印机的核心是一个微型的乐高机械电脑，它可以控制盘子在水平方向上的移动，同时控制喷嘴在垂直方向上的移动，从而按照预设的程序打印出含有细胞的生物墨水，形成三维结构。这些可编程的运动可以逐层地堆积细胞，以复制人类皮肤的三维结构。

这台打印机目前还处于初级阶段，但已经被用来创建了皮肤细胞的层次，为制造一个完整的皮肤模型迈出了第一步。它还可以通过使用不同类型的喷嘴来打印不同类型的细胞，从而增加组织样本的多样性和复杂性。这对于模拟健康和疾病状态下的皮肤，以及设计新的治疗方法，都是非常有益的。

研究人员在网上公开乐高3D生物打印机的详细说明文档(https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/admt.202100868)，希望能够让世界各地的实验室都能够重现这一创新。在科研经费紧缩的情况下，他们提供了一个开源、可获取、经济实惠的替代方案，来获取一种超越许多研究者预算的重要设备。他们相信，乐高3D生物打印机可以使更多的研究者能够进行开创性的研究，从而更好地理解生物学，并进一步改善人类的医疗技术。

https://www.sciencealert.com/scientists-built-a-machine-from-lego-that-can-grow-human-skin

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