【綜述】生物3D打印器官芯片

與動物模型和傳統(tǒng)的2D細胞培養(yǎng)相比，器官芯片技術可更真實地再現(xiàn)活體條件下的人類生物學特征。3D生物打印技術可連續(xù)生成包含細胞外基質和細胞的復雜結構，具有快速的周轉時間和極大的芯片設計靈活性。鑒于此，若將3D生物打印技術與器官芯片技術相結合（3D 打印器官芯片平臺），可使多細胞器官芯片創(chuàng)造出更接近于人體的3D組織，這也是了解器官功能、疾病對器官功能的破壞性影響、篩選藥物對器官的療效和毒性的有效手段。在此，哈佛醫(yī)學院Y. Shrike Zhang與土耳其考其大學Savas Tasoglu團隊人員綜述了近年來3D生物打印器官芯片的最新進展。首先，作者介紹了不同的生物打印技術（噴嘴型和光基型生物打�。�，以及每種技術的優(yōu)缺點和關鍵性能。隨后，詳細介紹了3D生物打印常用的生物墨水和細胞類型。接著，系統(tǒng)性回顧了3D生物打印器官芯片的最新生物醫(yī)學應用（圖1），包括器官芯片在心血管系統(tǒng)、腦和血腦屏障、肺和呼吸系統(tǒng)、肝臟、腸道、腎臟系統(tǒng)、乳房、骨和軟骨系統(tǒng)以及皮膚的應用進展，并突出了不同案例下3D生物打印器官芯片的設計特點、優(yōu)勢、以及局限性。最后，作者提出了4D生物打印與智能生物材料相結合可用于構建更復雜的仿生器官芯片模型。綜述以題為“3D bioprinted organ-on-chips”發(fā)表在Aggregate上。

原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/agt2.197

△3D生物打印器官芯片平臺

文章解讀：
1. 光基型生物打印具有較高的分辨率，可用于形成復雜的3D結構，但成本高昂、材料選擇有限限制了該方法的廣為使用。噴嘴型生物打印雖然成本低，但中等分辨率和剪切應力（導致細胞活力較低）是該方法的不足之處。鑒于此，新型3D生物打印抑或與當前技術相結合的混合型生物打�。ㄈ�3D生物打印器官芯片）是目前的發(fā)展方向。

2. 微流控芯片具有高度的集成性，可與分子報告器、納米生物傳感器和高質量成像設備相融合，對培養(yǎng)條件進行實時監(jiān)測，從中獲取分析氧、葡萄糖、pH值、乳酸、流體壓力、組織屏障完整性和細胞遷移等信息。

3. 器官芯片的最終目標是開發(fā)人體芯片平臺，使多器官水平上研究患者特異性疾病和藥物篩選成為可能。但是，尋找一種能與多個或所有器官兼容的單一培養(yǎng)基（即血液的替代品）是未來值得探究的研究領域。