手持式生物3D打印机是一种便携式的新型设备，如果让医生和医院工作人员可以使用，在治疗创伤时会不会很方便？
这种新设备并不是很常见，通常都是高度定制的。然而，研究人员已经意识到他们对创伤护理的重要性。
加拿大多伦多大学开发的一种便携式皮肤3D打印机
此前，南极熊已经报道了一些手持式生物打印机的项目，这些打印机在手术过程中将细胞直接递送到骨骼和软骨上，以及治疗角膜溃疡，主要用于通过软骨和皮肤再生来治愈烧伤创面；具有巨大的潜力。这就是为什么在今年早些时候，来自康涅狄格大学牙科医学院的一组生物医学工程师开发了一种手持式3D生物打印机，可以彻底改变肌肉骨骼外科手术的方式。
生物打印机使外科医生能够沉积支架材料，以帮助支持细胞和组织直接生长到骨骼肌衰弱的缺损部位，由康涅狄格大学生物医学工程系副教授Ali Tamayol开发，能够对粘合剂支架进行3D原位打印。专家甚至认为这是快速而精确地填充复杂骨骼肌组织缺损的解决方案。
载有细胞的GelMA水凝胶的原位生物打印用于治疗VML损伤（图片：ACS Appl。Bio Mater。2020，3，3，1568-1579）
Tamayol的研究最近发表在《美国化学学会》杂志的一篇文章中，标题为“In Situ Printing of Adhesive Hydrogel Scaffolds for the Treatment of Skeletal Muscle Injuries.”。根据研究者的说法，目前的重建手术方法在治疗肌肉损失（骨骼肌的创伤性或手术性丧失，导致功能受损）方面远远不够。
他们认为，3D打印技术作为帮助重建肌肉的新兴解决方案而出现。然而，对缺损部位进行成像，处理渲染计算机模型并打印合适的支架，所需的时间和设备会妨碍创伤后即时治疗。
为了克服这些挑战，这项新的研究提出将基于明胶的水凝胶直接打印到缺损区域并在现场进行交联。
Tamayol指出：“打印机坚固耐用，可以用纤维状支架适当填充空腔，其中纤维类似于天然组织的结构。” “这是新一代3D打印机，可让临床医生直接在患者身体上打印支架，最重要的是，不需要复杂的成像和打印系统。”
手持式、部分自动化的生物打印机是一种能够连续挤出生物材料的设备，并且包括一个集成的紫外线（UV）光源，用于固化挤出的生物墨水，墨水能够就地打印粘合支架，达到肌肉损伤相关的治疗。研究人员声称，该平台可以立即打印出光可固化的水凝胶，例如明胶甲基丙烯酰（GelMA）。 GelMA是一种胶原蛋白衍生的生物材料，可紧密模拟天然骨骼肌的细胞外基质（ECM）。此外，GelMA粘附于人体组织并已用作生物粘附剂，但他们表示，它们率先研究GelMA粘附性的人水凝胶作用于骨骼肌。
手持式3D生物打印机，配有紫外线光源，用于打印支架的原位固化（图片：ACS Appl。Bio Mater。2020，3，3，1568-1579）
研究表明，GelMA的原位打印有望消除对其他手术的需求，并解决基于水凝胶的支架植入的挑战，并且生物打印机的支架可精确粘附在损伤的周围组织上，并模仿胶体的特性。现有的组织，无需任何缝合。
布莱根妇女医院（哈佛医学院教学医院）的合著者和整形外科医生Indranil Sinha ， 具有治疗肌肉损伤的专业知识，他说：“目前，对于患有体积性肌肉损失的患者，尚无一个好的解决方案。可定制的打印胶为新的治疗方案奠定了基础，该方案可以改善我们对创伤患者的护理。”
从公开的材料中可以清楚地看出，成功植入基于水凝胶的支架需要打印非常特殊的生物材料，材料将粘附在缺损部位。并且，尽管已经在体外创建了模拟骨骼肌的生物打印支架，但研究人员称这些支架尚未成功用于实际受试者，现有的3D生物打印技术存在一些问题。
相反，Tamayol的解决方案解决了这个问题，因为当在具有体积性肌肉损伤的小鼠上进行测试时，成功打印的基于明胶的水凝胶生物油墨可以有效地附着在缺陷部位。实际上，在Tamayol治疗后，小鼠的肌肉肥大明显增加，即肌肉细胞的增加和生长。
通过原位打印将GelMA水凝胶通过外科手术植入具有一定体积的肌肉丢失损伤的小鼠中（图片：ACS Appl。Bio Mater。2020，3，3，1568-1579）
由15位专家组成的团队能够证明该生物打印机与各种类型的生物墨水兼容，包括可光固化的水凝胶和通常在组织工程和生物打印中使用的聚合物溶液，并且该生物打印机能够在非平坦表面上进行打印，这不能使用常规的固定式生物打印机即可实现。他们还测试了GelMA水凝胶原位打印在治疗肌肉损伤中的可行性。
编译自：3dprint
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