研究人员经常使用实验室培养的人体组织来测试实验性药物疗法。不幸的是，制造这些材料可能既复杂又昂贵，导致许多研究人员转向替代方法，例如3D生物打印——这本身就是一个缓慢而费力的过程。然而，现在一项新的打印系统有望大大缩短制造实验室级组织样本所需的时间。该工具不采用逐层堆叠精细细胞材料的方式，而是依靠声波来组装各种生物组件。
墨尔本大学科林斯生物微系统实验室的一个生物医学工程团队最近设计了一种能够实现“动态界面打印”的新型机器。正如发表在《自然》杂志上的一项研究详细介绍的那样，这款3D生物打印机已经能够生产从柔软的脑组织到更致密的骨骼和软骨等各种样本，同时克服了当前行业面临的许多障碍。
科林斯生物微系统实验室负责人 David Collins 在一份大学简介中说：“就像汽车需要精确排列其机械部件才能正常工作一样，我们组织中的细胞也必须正确组织起来。目前3D生物打印机依赖于细胞自然排列，没有引导，这带来了重大的局限性。这些问题通常包括在打印过程中意外损坏细胞，以及组织结构复杂性受限。”
Collins 补充说：“细胞定位不正确是大多数3D生物打印机无法生产出准确代表人体组织的结构的主要原因。”
[相关：科学家已3D生物打印出功能性人体脑组织。]
目前标准的生物打印还需要一个两步过程。首先，设备会缓慢地逐层构建由活细胞组成的结构，通常需要数小时。这么长的时间常常会因为细胞在实验室的暴露而威胁到它们的生存能力。完成后，研究人员必须将组织从打印机物理转移到实验室培养皿中进行成像和分析。这个最终阶段通常会导致细胞培养物受损，使其无法使用。
然而，他的团队设计的3D打印机提供了一种更安全、更可定制且速度更快的替代方案。与大多数3D打印策略不同，这种新设备利用声波以所需的特定方向振动微小气泡来排列特定细胞。一旦细胞就位，研究人员就可以操纵这些基础结构，使其生长和成熟为更复杂的人体组织。
生物打印机完成这些任务的速度也比基于逐层打印的3D打印机快几个数量级。以传统选择的速度约350倍的速度，新方法只需几秒钟即可完成一项工作。另一个好处是它能够直接打印到实验室培养皿上，确保组织生长物保持不受干扰、无菌且不易受损。
墨尔本大学的研究人员认为，随着进一步的测试和改进，医疗机构有一天可能会拥有能够利用患者收获的细胞在短短几分钟内生产数百个特定疾病的微型模型3D生物打印机。
