图 | 功能性肝水凝胶载体在患有慢性肝损伤的小鼠体内进行为期 14 天的植入（来源：Jordan Miller/Rice University）

Kelly Stevens 表示，复杂的脉管系统十分重要，因为结构和功能往往相辅相成。”组织工程学在这方面已经挣扎了一代人的时间。通过这项工作，我们现在可以更进一步，如果我们能够打印看起来更像是我们体内结构复杂的健康组织，那么它们在功能上的表现会更像那些组织吗？这是一个重要的问题，因为生物打印组织功能的好坏，将影响它作为一种疗法的成功程度。”

探索人体器官更复杂的结构

器官移植的巨大需求推动了生物打印健康和功能性器官的发展。仅在美国，就有超过 10 万人在等待器官移植，而那些最终接受捐赠器官的人，为应对器官免疫排斥仍然要进行终生免疫抑制药物的治疗。

在过去的十年中，生物打印技术引起了人们极大的兴趣，因为理论上它可以允许医生通过病人自身细胞打印替代器官，来解决器官短缺和器官免疫排斥这两个问题。有朝一日，如果 3D 打印功能性器官能够实现，那将能够治疗全球数百万患者。

“我们预计生物打印将在未来二十年内成为医学的重要组成部分。”Miller 说。

2015 年，Miller 和宾夕法尼亚大学外科助理教授 Pavan Atluri 领导的研究团队使用糖、硅胶和 3D 打印机，创建了一个包含错综复杂血管网络的植入物，为创建可移植的替代组织和器官奠定了基础。

图 | 内部包含血管网络的 3D 打印结构体，大小和小熊软糖差不多（来源：Jeff Fitlow/RiceUniversity）

虽然当时的这些”作品”看起来并不像器官中的血管，但它们具有移植器官相关的一些关键特征。

2016 年，Miller 领导的莱斯大学生物工程研究团队创造性地改良商用级 CO2 激光切割机，创建了 OpenSLS 平台，这是一种开源的选择性激光烧结平台，可以从粉末塑料和生物材料中打印复杂的 3D 物体。

OpenSLS 的工作原理与大多数传统的基于挤压的 3d 打印机不同。传统的 3d 打印机在打印二维图形时，是通过针挤压融化的塑料来创建物体，然后从连续的二维层构建三维对象。相比之下，SLS 激光照射到塑料粉末的平板上，会在激光焦点处熔化或烧结粉末，形成小体积的固体材料。一层完成后，会铺上一层新的粉末，循环往复。由于烧结的物体完全由三维粉末支撑，这种技术能够产生其他 3D 打印技术根本无法生产的极其复杂的结构。