作為女神。也許你們有這樣或者那樣的煩惱，但大家都不喜歡疤痕呆在自己的身上，隨著歲月的積淀，陪你長長久久的一路走來變老。別急，想甩掉疤痕，我認為3D打印技術完全可以解決這個煩惱，從此告別一身頑固疤痕。

皮膚損傷是常見的外科創(chuàng)傷形式之一，然而其修復過程往往是不完美修復。對大多數(shù)個體來說，皮膚修復僅能恢復皮膚的完整性，比如植皮技術，而皮膚附屬器常不能得到再生。由于汗腺、毛囊、皮脂腺等皮膚附屬器不僅在皮膚穩(wěn)態(tài)的維持中起著十分重要的作用，還對人體的皮膚功能以及外形美觀產(chǎn)生重大影響。因此，在皮膚創(chuàng)傷修復過程中如何同時誘導汗腺、毛囊等皮膚附屬器的再生是外科領域所關注的重點問題之一。

雖然汗腺和毛囊的單獨再生已經(jīng)在相關領域得到了重大突破，但是在體外卻不能獲得毛囊和汗腺同時誘導再生的良好方法。這主要是因為在同一細胞培養(yǎng)體系中，汗腺和毛囊的誘導往往是互相影響的，因此在皮膚附屬器的再生過程中，必然存在不同附屬器再生的先后順序。學過生物的同學都知道，皮膚真表皮和皮膚附屬器再生能力存在差異。這種再生能力的差異，不僅是由于細胞增殖分化的能力的差異，還由于再生的先后順序。而真皮和表皮的再生能力強于皮膚附屬器的再生能力，因此絕大多數(shù)的皮膚損傷修復在皮膚附屬器還未發(fā)生再生時，真表皮的修復就已完成。目前技術制備的組織工程皮膚距理想的永久性皮膚替代物有一定差距，尚不能在組織工程皮膚中同時構建出皮膚的附屬器結構，如皮脂腺、汗腺等，以及真表皮修復的同步進行。

別擔心，通過生物3D打印技術構建組織工程皮膚已成為現(xiàn)實。通過生物3D打印技術，細胞與水凝膠被同時置于打印機噴頭中，由計算機控制含細胞液滴的沉積位置,在指定位置逐點打印，打印完一層繼續(xù)打印另一層，層層疊加形成三維多細胞/凝膠體系，自組裝形成組織或器官。目前雖然已經(jīng)制備了一些3D打印的皮膚材料，但仍未能在皮膚材料中構建出完整的血管和毛囊等附屬器官。

中國人民解放軍總醫(yī)院近期提出了良性方案通過構建含皮膚附屬器的生物3D打印皮膚微單元模型的方法解決現(xiàn)有的問題。3D生物打印機有兩個打印頭，一個放置最多達8萬個人體細胞，被稱為“生物墨水”；另一個可打印“生物紙”。生物紙的主要成分是水凝膠，可用作細胞生長的支架，同時水凝膠可以抗菌防止感染。

包括下述步驟：

1 )制備含有汗腺組織的種子細胞的生物3D打印膠塊，將毛囊、皮脂腺懸滴種植于所述生物3D打印凝膠塊上；

2)在生物3D打印膠塊上使用誘導培養(yǎng)基進行誘導培養(yǎng)；其中，所述誘導培養(yǎng)基包括汗腺誘導培養(yǎng)基、毛囊誘導培養(yǎng)基以及皮脂腺誘導培養(yǎng)基；

3）誘導培養(yǎng)后，在凝膠表面加入表皮干細胞，進行氣液平面培養(yǎng)，形成生物3D打印皮膚微單元。

該方法是傳統(tǒng)組織工程皮膚的改進，其與傳統(tǒng)組織工程皮膚相比，皮膚微單元包含真表皮和皮膚附屬器。在生理條件下皮膚組織的修復也是以單獨的皮膚殘存的真表皮生長點為起點進行修復；皮膚微單元正是利用了這種修復模式，從而實現(xiàn)皮膚損傷的完美修復。此外，皮膚微單元的形態(tài)結構與組成與人體皮膚類似，可用于創(chuàng)傷后皮膚疤痕修復過程中皮膚附屬器缺失的再生治療、促進皮膚附屬器再生的藥物研究以及皮膚附屬器再生醫(yī)學的分子機制研究。

如果體外3D打印修復您還覺得沒意思那么我們說一下直接在皮膚表面進行3D打印。術中直接3D生物打印技術可以通過快速獲取受損部位的信息，在活體上進行生物打印修復受損組織器官，是一種高效的生物打印策略。對于需要進行組織切除、創(chuàng)傷重建或骨折修復的患者，術中進行受損部位的掃描和生物打印對于提高修復的準確性和效率具有很大的潛力。

一、從體外生物打印到術中打印

在過去的十年中，生物打印技術取得了長足的進步，并在不同組織工程領域得到應用，如組織再生、血管形成、藥物篩選和疾病建模等。然而，大多數(shù)生物打印工作是在體外進行，需要在體內(nèi)進一步驗證。雖然直接打印入人體仍十分困難，但科研人員已做出了一些嘗試。 術中打印，也稱為原位打印或體內(nèi)生物打印，是指在手術中對活體進行生物打印的技術，包括缺損部位成像、數(shù)據(jù)處理、工藝路徑規(guī)劃和生物打印等在整個手術過程中的有序進行。組織替代物的術中打印得益于其可以在解剖學上準確地重現(xiàn)復雜組織的異質(zhì)性。盡管術中打印尚未臨床化，但在生物打印技術的快速發(fā)展以及不同領域研究人員的共同努力下，該領域正在穩(wěn)步地發(fā)展。

術中打印有諸多優(yōu)勢。

首先，基于水凝膠或細胞聚集體的組織替代物由于其富水特性，初始機械性能通常較弱，使得其在手術操作過程中容易被破壞甚至解體。相反，借助逆向工程方法實現(xiàn)植入體的實時設計，術中打印可以最大限度地降低缺損修復中的污染、結構體崩解和手動干預帶來的風險。更重要的是，術中打印可以應對臨床上由于清創(chuàng)或組織切除而產(chǎn)生的具有不規(guī)則平面的組織缺損。相比之下，體外生物打印通常假設工作表面平整，與臨床情況不符。

此外，由于術中打印修復的結構被天然組織包裹，內(nèi)源性細胞通過生物化學與物理方式的誘導，可以遷移到打印的結構中，并分化成具有靶組織特異性的譜系。另外，與手動注射生物材料進入缺損部位相比，術中打印可以精確地沉積細胞、基因或細胞因子，實現(xiàn)局部結構的精確控制與解剖學仿生。對于異質(zhì)細胞形成的組織及區(qū)域分層排列的細胞外基質(zhì)，術中打印具備精確重構多層結構的能力，這是使用手動方式難以實現(xiàn)的。最后，水凝膠的形狀變形（例如皮膚再生過程中膠原蛋白的收縮）也是生物打印結構在體外成熟過程中面臨的問題。此外，細胞在體外培養(yǎng)過程中會重塑基質(zhì)，并最終改變甚至破壞預先設計的形態(tài)。因此，術中打印的優(yōu)勢也體現(xiàn)在體內(nèi)整合過程中再生組織可能占據(jù)由于打印結構收縮產(chǎn)生的空隙，并調(diào)節(jié)基質(zhì)的重塑。

二、術中打印的最新進展

盡管術中打印的概念在2007年就首次被提出，但由于在活體上進行生物打印難以實現(xiàn)，后續(xù)較少有相關的研究報道。相對于植入預先制備的結構體，術中打印對生物墨水的制備、生物打印設備、滅菌和手術操作提出了更高的要求。到目前為止。目前，由于皮膚的易接觸性與強大的再生能力，術中打印最成功的案例大多與皮膚修復相關。

三、結語

術中打印已在組織再生的應用皮膚中展示出了其潛力。然而，復合組織包含軟、硬組織以及之間的界面組織，其再生修復有賴于具有快速穩(wěn)定的交聯(lián)性能的生物墨水以及先進生物打印技術的開發(fā)。從長遠來看，術中打印的自動化不僅是打印流程的簡單集成，同時也需要大量臨床案例來優(yōu)化生物打印的策略。盡管面臨諸多問題，組織修復再生領域?qū)a(chǎn)生巨大作用。

相信3D打印生物技術的發(fā)展可以在不遠的將來讓廣大女神切身享受到一大波福利。