麻省理工學院新型磁力混合器，打造迄今最均勻的3D打印組織

麻省理工學院的一個團隊研發(fā)出一種磁力驅(qū)動混合器，可在不損傷嬌嫩活細胞的情況下保持生物墨水的均勻性。

在3D生物打印的精微世界里，重力常常扮演著敵人的角色。活細胞經(jīng)常會沉降至打印機針筒的底部。這種沉降現(xiàn)象會造成噴頭堵塞和組織分布不均。麻省理工學院的研究人員近期研發(fā)出一種名為"MagMix"的解決方案來應對這一問題。這款緊湊型磁力混合器能在整個打印過程中保持生物墨水的均勻性，從而能制造出更可靠、更穩(wěn)定的人體組織。

細胞的天然密度高于生物打印中使用的水凝膠。在制造大型組織所需的長時間打印過程中，細胞會逐漸沉降。麻省理工學院組織工程學尤金·貝爾職業(yè)發(fā)展教授瑞圖·拉曼解釋道："這種細胞沉降現(xiàn)象在長時間打印大型組織時會愈發(fā)嚴重，導致噴頭堵塞、細胞分布不均，以及打印出的組織之間一致性差。"拉曼指出，現(xiàn)有的方法往往難以維持一致性。她表示："現(xiàn)有的解決方案，比如在將生物墨水裝入打印機前進行手動攪拌，或使用被動式混合器，都無法在打印開始后保持均勻。"

MagMix為生物工程師提供了一種更主動、更精確的替代方案。

MagMix的工作原理

MagMix系統(tǒng)包含兩個主要組件：一個位于生物打印機針筒內(nèi)部、尺寸微小的磁性螺旋槳；以及一個在針筒外部、通過電機驅(qū)動上下運動的永磁體。這種運動通過磁力控制內(nèi)部的螺旋槳，無需直接接觸生物墨水。該設計既防止了污染，又能適配大多數(shù)標準生物打印機。研究團隊利用計算機模擬找到了理想的螺旋槳形狀，并用多種不同類型的生物墨水對設備進行了測試。

拉曼說："在多種生物墨水類型中，MagMix能防止細胞沉降超過45分鐘的連續(xù)打印時間，減少了堵塞，并保持了高細胞活性。"她解釋說，該系統(tǒng)對活性材料足夠溫和。"重要的是，我們證明了可以通過調(diào)整混合速度來平衡不同生物墨水的有效均質(zhì)化需求，同時將施加于細胞的壓力降至最低，"她說道。研究人員甚至使用MagMix成功打印出了有功能的肌肉組織。

推動人類健康進步

穩(wěn)定可靠的生物打印技術(shù)最終可能減少動物實驗的需求。精確的組織模型使科學家能夠更安全地測試新藥。拉曼補充道："如果我們能打印出更接近人體真實組織的組織，就可以將它們作為模型，來更深入地了解人類疾病，或測試新療法的安全性和有效性。"美國食品藥品監(jiān)督管理局對此類替代測試方法表現(xiàn)出日益濃厚的興趣。更先進的生物打印技術(shù)使這些模型更容易被全美各地的實驗室所采用。

拉曼表示："我們的最終目標是實現(xiàn)再生醫(yī)學的應用，例如用3D打印組織替換體內(nèi)病變或受損的組織，從而幫助恢復健康功能。"該團隊還看到了這項技術(shù)在機器人領(lǐng)域的潛力，他們希望利用打印出的肌肉來驅(qū)動"生物混合"機器。MagMix為這些復雜的未來應用提供了所需的可擴展性和可靠性。

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