3D印刷器官可以通过解决移植短缺来拯救生命
由于全球器官短缺和器官供体有限，成千上万的病人需要器官和组织严重伤害，疾病或遗传条件。许多这些患者在移植之前死亡。
组织工程是一种用于生产人工的新兴领域组织器官用作永久性解决方案，以替换或修复损坏。
作为生物医学工程研究人员，我们正在开发3D临时器官结构——称为支架——这可能有助于受损组织的再生，并有可能创造出人工器官。这些组织还可以用于各种组织工程应用程序,包括神经修复在生物材料构建的结构中。
印刷的组织
约2260万名患者要求神经外科干预措施每年在世界范围内治疗周围神经系统损伤。这种损害主要是由机动车事故、暴力、工伤或难产等创伤事件造成的。预计全球的成本神经维修和再生将达到超过2025年4亿美元。
目前的手术技术允许外科医生重新衰减并鼓励神经生长。然而，损伤神经系统中的恢复发生率不保证，并且职能返回几乎从不完成。
对老鼠的动物研究表明，如果损伤破坏超过两厘米的神经，间隙不能正常地膨胀，可能导致肌肉功能或感觉丧失。在这种情况下，重要的是使用脚手架来桥接受损神经的两侧，特别是在大神经损伤的情况下。
3D生物打印逐层打印3D结构，类似于3D打印机。利用这种技术，我们的研究团队创造了一个由患者的神经细胞和生物材料制成的多孔结构来桥接受伤的神经。我们使用从藻类中提取的海藻酸盐，因为人体不会排斥它。
虽然这种技术尚未在人们中进行过测试，但一旦精炼，它就有潜力帮助等待组织和器官的患者。
材料的挑战
海藻酸盐是一种具有挑战性的材料，因为它很容易在3D打印过程中折叠。我们的研究重点是开发新技术，以提高其印刷适用性。
对于神经修复，海藻酸盐具有良好的活性细胞生长和功能的性质，但其3D可印刷性差显着限制了其制造。这意味着藻酸盐在印刷过程中容易流动，并导致折叠结构。我们开发了一个制造方法细胞包含在一个多孔的海藻酸盐结构中，该结构是用3D打印机创造的。
之前的研究使用成型技术制造了一种没有多孔结构的海藻酸盐，以促进神经再生;细胞不喜欢这样的坚实的环境。然而，3d打印多孔藻酸盐结构是具有挑战性的，往往是不可能的。
我们的研究解决了这个问题，通过打印一层一层的海藻酸盐多孔结构，而不是成型的块状海藻酸盐;这种结构具有相互连接的孔，并提供了一个细胞友好的环境。当3d打印的海藻酸盐为细胞提供临时的支持时，细胞可以很容易地相互沟通并开始再生。
研究人员正在向3d打印结构的实现对于患有神经损伤以及其他伤害的患者。
在制造的藻酸盐后结构体植入病人体内，最大的问题是它是否有足够的机械稳定性来承受体内组织施加的力。我们开发了一个新型数值模型预测藻酸盐结构的力学行为。
我们的研究将有助于了解细胞反应，这是在评估藻酸盐结构的成功时考虑的主要因素。
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