李文韜，王金武

上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院骨科，上海200011

自1986年3D打印技術(shù)問(wèn)世后，其應(yīng)用范圍迅速擴(kuò)展至包括生物醫(yī)療在內(nèi)的各個(gè)領(lǐng)域，極大促進(jìn)了相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步與行業(yè)發(fā)展［1］。在再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，利用3D 打印技術(shù)可以快速制造具有可控孔隙率和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的組織支架，并可以通過(guò)加載藥物或生長(zhǎng)因子調(diào)節(jié)細(xì)胞所處微環(huán)境，促進(jìn)組織再生。近年來(lái)，隨著細(xì)胞生物學(xué)、材料科學(xué)的發(fā)展及3D 打印技術(shù)的進(jìn)步，生物打印發(fā)展迅猛，受到科研人員及大眾越來(lái)越多的關(guān)注，被視作推動(dòng)組織工程向功能性組織發(fā)展，最終緩解移植器官短缺問(wèn)題的希望［2］。

生物打印是一種通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助，同時(shí)將生物材料、活細(xì)胞及其他生物活性物質(zhì)層層打印，堆疊形成用于再生醫(yī)學(xué)、疾病模型、藥物篩選或其他生物學(xué)研究的生物工程結(jié)構(gòu)的技術(shù)［3］。目前，生物打印在打印如皮膚、軟骨等不需要血管化的薄層組織上已取得部分成功，能夠在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下穩(wěn)定構(gòu)建這類組織［1-2］。然而，對(duì)于打印大塊組織的血管化問(wèn)題目前還存在困難，原位生物打印可以作為一個(gè)解決方案。原位生物打印可以通過(guò)將植入物與自體組織整合，借助體內(nèi)自然驅(qū)動(dòng)的血管化過(guò)程，募集內(nèi)源性內(nèi)皮細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)植入物的血管化，形成新的功能化組織器官。

原位生物打印的概念最早由Campbell 等［4］提出，旨在利用噴墨打印技術(shù)直接在生物體內(nèi)進(jìn)行生物打印，促進(jìn)組織修復(fù)和再生。然而，由于目前技術(shù)不成熟且許多外科醫(yī)師也缺乏相關(guān)技能，這項(xiàng)技術(shù)尚不能真正應(yīng)用于臨床。目前，對(duì)于原位生物打印的研究逐漸深入，并在皮膚、骨、軟骨的修復(fù)上展現(xiàn)了巨大的潛力［5］。本文對(duì)目前原位打印的技術(shù)、優(yōu)勢(shì)、目前發(fā)展情況以及未來(lái)的發(fā)展方向進(jìn)行綜述。

1 概述

1.1 一般方法

原位生物打印是一種直接將生物墨水打印至生物體內(nèi)缺損部位，以創(chuàng)建或修復(fù)活組織或器官的技術(shù)，其打印位置位于生物體內(nèi)［5-7］。一般先通過(guò)CT、磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）或光學(xué)掃描等技術(shù)掃描缺損部位的幾何形狀，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助規(guī)劃打印路徑，最后按照預(yù)定方案選擇合適的生物打印方法將生物墨水打印到體內(nèi)合適的位置。

1.2 打印技術(shù)

目前的生物打印方式可分為三大類，即基于液滴的生物打?。╠roplet-based bioprinting， DBB）［8］、基于擠壓的生物打?。╡xtrusion-based bioprinting， EBB）［9］和基于激光的生物打?。╨aser-based bioprinting，LBB）［10］。

DBB 打印機(jī)通過(guò)將生物墨水噴灑到沉積表面來(lái)構(gòu)建3D 活體結(jié)構(gòu)［8］。這項(xiàng)技術(shù)較為成熟，有大量的商業(yè)平臺(tái)可以使用，且可以實(shí)現(xiàn)多種生物墨水亞微米級(jí)別的高分辨率打印。此外，DBB 打印機(jī)可以將液滴噴射到打印位置，實(shí)現(xiàn)非接觸打印，減少打印頭對(duì)正常組織及打印結(jié)構(gòu)的影響。然而，由于其打印過(guò)程中需要打印頭進(jìn)行較大范圍的移動(dòng)來(lái)控制生物墨水沉積的位置，使得這項(xiàng)技術(shù)僅適用于表面組織的打印修復(fù)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)如關(guān)節(jié)軟骨等深層組織的微創(chuàng)化修復(fù)，限制了其在原位生物打印中的應(yīng)用。

LBB 打印機(jī)利用激光將生物材料固化成精細(xì)結(jié)構(gòu)［10］。細(xì)胞的激光直寫是一種廣泛使用的生物印刷方法，它利用激光脈沖選擇性地將細(xì)胞從供體容器轉(zhuǎn)移到沉積位置上構(gòu)建3D 活體結(jié)構(gòu)。這種打印技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)微米級(jí)別的高精度打印，但是由于細(xì)胞暴露于激光下，可能降低細(xì)胞的存活率。此外，激光源尺寸較大，難以進(jìn)入體內(nèi)，需要通過(guò)類似內(nèi)窺鏡等設(shè)備的光纖結(jié)構(gòu)將激光傳導(dǎo)至打印位置。這使得打印機(jī)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，對(duì)打印設(shè)備的穩(wěn)定性及精準(zhǔn)度會(huì)產(chǎn)生一定影響。

EBB 是將生物墨水從噴嘴中擠出形成特定3D 生物結(jié)構(gòu)的打印方法［9］，目前有大量生物打印機(jī)基于這一技術(shù)制造。這一技術(shù)較為成熟，且與關(guān)節(jié)鏡、腹腔鏡等現(xiàn)有手術(shù)設(shè)備兼容，與前述2種技術(shù)相比，應(yīng)用于體內(nèi)原位生物打印難度更低；但是，這一技術(shù)應(yīng)用于原位生物打印在某些方面還需要改進(jìn)，如提高打印精度、將打印設(shè)備小型化等。

1.3 控制系統(tǒng)

1.3.1 機(jī)械臂控制系統(tǒng) 機(jī)械臂作為控制系統(tǒng)，一般需通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)或計(jì)算機(jī)輔助制造確定打印的結(jié)構(gòu)，并對(duì)打印路徑進(jìn)行規(guī)劃；然后，根據(jù)預(yù)先的設(shè)定控制機(jī)械臂以控制生物墨水中各組分的空間位置，構(gòu)建預(yù)先設(shè)定的結(jié)構(gòu)。該過(guò)程也應(yīng)在外科醫(yī)師的控制下（如使用達(dá)芬奇手術(shù)系統(tǒng)）執(zhí)行，方便根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整打印方案。該系統(tǒng)的臨床適用性已通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了部分驗(yàn)證［11-16］。但由于技術(shù)所限難以微創(chuàng)化，目前的試驗(yàn)局限于皮膚、顱骨缺損等相對(duì)表淺位置的打印。在未來(lái)，可以通過(guò)對(duì)機(jī)械臂結(jié)構(gòu)的改良將設(shè)備小型化，實(shí)現(xiàn)深層組織的打印。

1.3.2 手持式設(shè)備 手持式生物打印設(shè)備是一種帶有生物打印單元的便攜式設(shè)備，典型的手持設(shè)備包含手柄、1 個(gè)或多個(gè)墨盒、噴嘴、電動(dòng)或氣動(dòng)擠出系統(tǒng)等部分［17］。與機(jī)械臂控制的設(shè)備相比，手持生物打印設(shè)備具有許多優(yōu)點(diǎn)，如手持式設(shè)備更加便攜，對(duì)使用環(huán)境的要求更低，更適合于創(chuàng)傷的治療，且技術(shù)難度與成本大幅降低。然而，由于使用手持式設(shè)備很難打印復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，該設(shè)備只適用于簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的打印，如用于皮膚創(chuàng)傷的修復(fù)。機(jī)械臂控制系統(tǒng)則可以幫助打印復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu)，并且，可以根據(jù)需要應(yīng)用不同類型的細(xì)胞及生物材料獲得更精細(xì)的組織結(jié)構(gòu)，這是手持式設(shè)備難以實(shí)現(xiàn)的。

這2種方法并沒(méi)有絕對(duì)的優(yōu)劣之分，控制系統(tǒng)的選擇取決于所打印的組織或器官的解剖位置和復(fù)雜性，而2種方法的結(jié)合可以用來(lái)打印復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu)并保持手術(shù)靈活性。

1.4 原位打印的優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)的生物打印方法所得到的組織很難完全匹配缺損的形狀。首先，在進(jìn)行影像學(xué)掃描時(shí)可能有較大的誤差；此外，從打印形成組織到植入一般需要較長(zhǎng)的時(shí)間，在這期間缺損形狀也會(huì)發(fā)生變化，而且在植入時(shí)可能需要先進(jìn)行清創(chuàng)。此外，體外生物打印的組織在植入體內(nèi)的過(guò)程中容易發(fā)生破損，無(wú)法完全匹配設(shè)計(jì)的形狀，甚至破壞重要結(jié)構(gòu)，影響組織修復(fù)效果。原位生物打印技術(shù)則可以完全匹配缺損的形狀進(jìn)行修復(fù)，且不會(huì)在植入過(guò)程中損傷植入物，保證了組織修復(fù)效果［6］。

傳統(tǒng)的生物打印需要將打印的組織置于體外生物反應(yīng)器中培養(yǎng)，生物反應(yīng)器必須盡可能模擬體內(nèi)環(huán)境。根據(jù)目前的研究很難徹底明確細(xì)胞在體內(nèi)所處的微環(huán)境，更無(wú)法完全模擬體內(nèi)環(huán)境［18］。采用原位生物打印的方法可直接將生物體當(dāng)作生物反應(yīng)器誘導(dǎo)組織分化成熟，并且，可以避免體外長(zhǎng)期培養(yǎng)中可能出現(xiàn)的污染，相比體外誘導(dǎo)更加簡(jiǎn)單高效。此外，采用原位生物打印技術(shù)進(jìn)行組織修復(fù)不需要體外培養(yǎng)植入物的過(guò)程，需要的準(zhǔn)備時(shí)間更短，治療的時(shí)效性更好。

原位生物打印也可以實(shí)現(xiàn)微創(chuàng)化，可以通過(guò)小切口完成組織器官的打印，甚至可以在體內(nèi)打印電極等植入式醫(yī)療器械。同時(shí)，通過(guò)原位生物打印技術(shù)進(jìn)行一期手術(shù)修復(fù)，不需要先取種子細(xì)胞在體外構(gòu)建組織后再行第二次手術(shù)植入人工組織，可以減少治療過(guò)程中的創(chuàng)傷。

2 原位生物打印的應(yīng)用領(lǐng)域

2.1 皮膚

在醫(yī)療實(shí)踐中，由于創(chuàng)傷、燒傷以及各種慢性傷口（如糖尿病、壓瘡等）所造成的皮膚損傷較常見(jiàn)。傳統(tǒng)方法如自體皮膚移植，皮膚來(lái)源受限，準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)，因此治療及時(shí)性差，3D 生物打印可以較好地解決這一問(wèn)題。皮膚作為人體最大和最表淺的器官，是最適合進(jìn)行原位生物打印治療的器官。目前，已有許多針對(duì)皮膚缺損的原位生物打印研究［14，19-20］，并在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中取得了一定進(jìn)展。

2010 年Binder 等［20］使用噴墨3D 皮膚打印機(jī)將人角質(zhì)形成細(xì)胞和成纖維細(xì)胞直接打印到小鼠皮膚缺損處，觀察到缺損處皮膚完全形成，證明了原位生物打印用于小鼠皮膚缺損修復(fù)的可行性。在另一項(xiàng)研究中，Sofokleous 等［21］設(shè)計(jì)了一種手持式電流體噴射槍，可以產(chǎn)生顆粒和纖維形式的聚合物，能夠更好地模擬細(xì)胞外基質(zhì)，促進(jìn)皮膚的再生。

Albanna等［14］開(kāi)發(fā)了一種移動(dòng)式皮膚生物打印系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)將自體真皮成纖維細(xì)胞和表皮角質(zhì)形成細(xì)胞連同纖維蛋白原-膠原水凝膠直接打印到豬皮膚缺損模型中來(lái)修復(fù)缺損；與其他治療方法（包括同種異體細(xì)胞打印、基質(zhì)凝膠打?。┖臀刺幚斫M相比，自體細(xì)胞打印處理的傷口愈合速度更快且愈合效果更好。

2.2 軟骨

骨關(guān)節(jié)炎是最常見(jiàn)的退行性關(guān)節(jié)疾病，會(huì)導(dǎo)致關(guān)節(jié)軟骨的炎癥和損傷?，F(xiàn)有的軟骨缺損治療方法包括自體軟骨細(xì)胞植入、清理術(shù)、骨膜移植等；然而，這些方法的臨床研究結(jié)果未能顯示出可靠療效［22］，而原位生物打印對(duì)于軟骨的修復(fù)可能會(huì)取得更好的效果［17，23-25］。

O'Connell 等［17］于2016 年發(fā)明了一種手持氣動(dòng)式生物打印筆用于軟骨缺損的修復(fù)，基于其特殊的噴嘴設(shè)計(jì)，可以用不同生物材料打印出同軸的殼/核結(jié)構(gòu)；在這種結(jié)構(gòu)中細(xì)胞位于內(nèi)部的核中，在利用紫外光固化材料的過(guò)程中外部的殼可以減少紫外光對(duì)內(nèi)部細(xì)胞的影響；體外研究表明，人脂肪干細(xì)胞在打印1周后的水凝膠中仍具有很高的活性。隨后，該課題組［24］利用該裝置進(jìn)行了綿羊動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，體內(nèi)生物打印組相比體外生物打印構(gòu)建植入物和微骨折組有更好的宏觀和微觀特征。

2.3 骨

骨缺損可由創(chuàng)傷、感染、腫瘤手術(shù)以及各種先天性疾病等多種原因造成。傳統(tǒng)的治療方法是使用植入物，如自體骨或骨水泥等生物材料填補(bǔ)缺失的部分，提供機(jī)械強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)支撐；但這種方法不能提供永久性的治療，在修復(fù)后可能需要再次翻修［26］。原位生物打印則具有使缺損部位骨組織再生的潛力［11-12，15，27］，可提供終身解決方案。

2010 年Cohen 等［12］使用基于機(jī)器人的擠壓式生物打印系統(tǒng)將藻酸鹽水凝膠打印到離體牛股骨骨軟骨缺損上。2017 年Li 等［28］通過(guò)高分辨率3D 掃描獲得了骨骼缺損區(qū)域的精確范圍，然后，利用原位打印技術(shù)使用藻酸鹽-聚乙二醇水凝膠進(jìn)行離體缺損修復(fù)。雖然這些研究?jī)H在離體骨上進(jìn)行了試驗(yàn)，且所用材料在臨床應(yīng)用中具有一定局限性，但研究證明了原位打印系統(tǒng)也可以實(shí)現(xiàn)高精度打印。

Keriquel 等［11］通過(guò)將納米羥基磷灰石激光原位打印以微創(chuàng)方式修復(fù)了小鼠顱骨缺損。其后，Keriquel 等［13］又利用類似方法將間充質(zhì)干細(xì)胞、納米羥基磷灰石和Ⅰ型膠原作為生物墨水修復(fù)小鼠顱骨缺損；結(jié)果顯示，該方法能夠有效修復(fù)顱骨缺損，且激光對(duì)于小鼠腦組織并未造成傷害。這證明了激光輔助生物打印也可以作為原位生物打印的一種手段。

2.4 植入式醫(yī)療器械

植入式醫(yī)療器械，如神經(jīng)電刺激器、心臟起搏器、藥物檢測(cè)系統(tǒng)等植入式設(shè)備對(duì)疾病的治療和管理起到重要作用；但這類設(shè)備植入大多需要手術(shù)操作，流程復(fù)雜、創(chuàng)傷較大，不可避免地給患者帶來(lái)生理上的痛苦和心理上的負(fù)擔(dān)。因此，迫切需要尋找一種新的植入方法，簡(jiǎn)單、安全地完成醫(yī)療器械植入。

Jin 等［29］以植入式電極為突破點(diǎn)，提出了一種利用原位打印技術(shù)在體內(nèi)直接構(gòu)建植入式醫(yī)療器械的方法。研究者們將生物相容性的封裝材料及液態(tài)金屬依次注射于體內(nèi)并固化形成特定結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了電極的微創(chuàng)化植入，未來(lái)還可能打印植入更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)；他們還進(jìn)行了初步動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，利用此方法在小鼠體內(nèi)植入電極，成功記錄到小鼠心電圖，并通過(guò)該電極對(duì)小鼠施加電刺激觀察到相應(yīng)心電圖變化。Sun 等［30］將液態(tài)金屬電極加入電化學(xué)治療腫瘤的方案中，將液態(tài)金屬注射到腫瘤組織內(nèi)，結(jié)合傳統(tǒng)鉑電極施加電刺激，在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中證實(shí)了該方案的優(yōu)勢(shì)。

3 挑戰(zhàn)與展望

3.1 生物墨水

除了滿足足夠的機(jī)械強(qiáng)度、可降解性、細(xì)胞活性等要求外，用于原位生物打印的墨水還應(yīng)具有可快速固化及不需要紫外光或化學(xué)固化劑等優(yōu)點(diǎn)。雖然O'Connell等［17］在打印過(guò)程中使用了紫外光固化，但這種固化方式可能對(duì)周圍正常組織產(chǎn)生不利影響，在臨床中應(yīng)盡量避免使用。Li 等［31］報(bào)道了一種新型的多肽-DNA 水凝膠，通過(guò)交替印刷多肽-DNA 墨水與DNA 交聯(lián)劑可以實(shí)現(xiàn)快速固化，并且不需要化學(xué)交聯(lián)和光固化過(guò)程，避免了對(duì)周圍正常組織的影響。

此外，由于當(dāng)前生物打印技術(shù)的限制，打印結(jié)構(gòu)難以完全模擬生物體原有結(jié)構(gòu)，而且打印出的結(jié)構(gòu)無(wú)法隨組織再生的過(guò)程發(fā)生相應(yīng)變化以進(jìn)一步促進(jìn)組織再生。各種刺激響應(yīng)生物墨水為解決這些問(wèn)題提供了方向，這類墨水不僅可以在打印后實(shí)現(xiàn)精細(xì)結(jié)構(gòu)的自組裝，還可以通過(guò)磁場(chǎng)、組織微環(huán)境的變化使打印結(jié)構(gòu)出現(xiàn)相應(yīng)改變或釋放適當(dāng)?shù)囊蜃樱玫卮龠M(jìn)組織再生［32-34］。

3.2 打印系統(tǒng)

如果原位打印設(shè)備最終能夠應(yīng)用于手術(shù)室，那么外科醫(yī)師將成為其主要用戶，而讓外科醫(yī)師精通生物打印技術(shù)并能夠穩(wěn)定高質(zhì)量地打印組織是很困難的。因此，可在原位生物打印系統(tǒng)中整合先進(jìn)的外科技術(shù)，如機(jī)器人輔助系統(tǒng)，盡可能減少打印過(guò)程中需要人為設(shè)定的參數(shù)，最大程度保證打印過(guò)程的自動(dòng)化，利于設(shè)備推廣應(yīng)用［6］。這就需要開(kāi)發(fā)配套人工智能軟件，自動(dòng)規(guī)劃打印路徑，設(shè)定打印參數(shù)，而操作者只需監(jiān)控整個(gè)打印過(guò)程并對(duì)打印過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)單調(diào)整。

在設(shè)備設(shè)計(jì)的過(guò)程中，另一個(gè)需要考慮的重要因素是小型化。在這方面手持式設(shè)備具有天然的優(yōu)勢(shì)，醫(yī)護(hù)人員可以隨身攜帶并用于急性創(chuàng)傷的救治。但是，手持式設(shè)備只能進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的打印，要想真正實(shí)現(xiàn)復(fù)雜器官打印還需要機(jī)器人的參與。在機(jī)器人設(shè)計(jì)的過(guò)程中也應(yīng)考慮到在打印過(guò)程中所造成的創(chuàng)傷，可以采用類似達(dá)芬奇手術(shù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，通過(guò)小切口完成打印［15］。此外，缺損和打印基底的不規(guī)則要求控制系統(tǒng)具有更大的運(yùn)動(dòng)范圍和自由度，以提高打印靈活性，使用多軸機(jī)械臂作為控制系統(tǒng)進(jìn)行打印可以更好地應(yīng)對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)，更好地實(shí)現(xiàn)微創(chuàng)化。美國(guó)Advanced Solutions 公司開(kāi)發(fā)的BioAssemblyBot 打印機(jī)［35］就是一款基于6 軸機(jī)械臂的生物打印機(jī)，可以更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的打印，更加適合原位生物打印。

3.3 掃描系統(tǒng)

對(duì)于體外生物打印來(lái)說(shuō)，由于在打印前無(wú)法直視缺損位置，往往需要采用CT 或MRI 等影像學(xué)方法確定缺損形狀，建立模型。而由于原位打印過(guò)程通?？梢宰龅街币暼睋p部位，完全可以通過(guò)高精度3D 掃描儀對(duì)缺損部位進(jìn)行掃描，其精度可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)影像學(xué)手段。如在Li 等［28］的研究中就采用了手持式3D 掃描儀用于創(chuàng)建立體光刻（stereo lithography，STL）文件。對(duì)于表淺位置的3D 掃描技術(shù)是成熟的，但對(duì)于一些深部組織需要通過(guò)關(guān)節(jié)鏡、腹腔鏡等進(jìn)行掃描建模，這方面的技術(shù)還需要進(jìn)一步研究。

3.4 反饋系統(tǒng)

在體內(nèi)進(jìn)行生物打印時(shí)很可能會(huì)受到呼吸、抽搐等的影響，這很大程度上限制了原位生物打印的應(yīng)用范圍。要想克服這個(gè)問(wèn)題就需要在原位打印設(shè)備中集成一套可靠的反饋系統(tǒng)，根據(jù)打印位置的移動(dòng)變化對(duì)打印方案自動(dòng)進(jìn)行合理的調(diào)整。Zhu 等［36］的一項(xiàng)研究有希望克服這一問(wèn)題，他們開(kāi)發(fā)了一種基于擠壓的自適應(yīng)打印技術(shù)，集成了閉環(huán)反饋和基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的控制系統(tǒng)，以實(shí)時(shí)校正動(dòng)態(tài)打印表面造成的打印錯(cuò)誤。視覺(jué)跟蹤系統(tǒng)包括固定在3D 打印機(jī)末端的2 個(gè)機(jī)器視覺(jué)攝像頭，能夠?qū)Υ蛴”砻孢M(jìn)行精確定位。將幾何信息與目標(biāo)表面任意運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)估計(jì)相結(jié)合，作為運(yùn)動(dòng)控制器的輸入信息進(jìn)行自適應(yīng)3D打印。

3.5 血管化組織大塊缺損的修復(fù)

雖然在體內(nèi)進(jìn)行生物打印可以將機(jī)體作為生物反應(yīng)器，利用組織微環(huán)境促進(jìn)打印組織的血管化，但這需要一個(gè)較長(zhǎng)的過(guò)程，在血管化之前需要保證打印組織的多孔結(jié)構(gòu)，以促進(jìn)養(yǎng)分在打印組織內(nèi)的運(yùn)輸及廢物的排除，直至新生血管的生成［3］。另一個(gè)主要問(wèn)題是生長(zhǎng)因子難以滲透到打印組織的中央，而這些生長(zhǎng)因子是誘導(dǎo)干細(xì)胞分化所必需的，這一困難可以通過(guò)基因療法來(lái)克服。例如，可以將帶有特定基因的腺病毒作為基質(zhì)進(jìn)行打印，形成基因活化基質(zhì)（gene activated matrix，GAM），利用GAM 可促進(jìn)打印組織中的細(xì)胞表達(dá)相關(guān)生長(zhǎng)因子，形成利于細(xì)胞定向分化的微環(huán)境［37］。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，原位生物打印目前還只是一個(gè)概念性的想法，要想真正走向臨床，在生物墨水、打印精度、設(shè)備的微型化、機(jī)械臂的自由度以及整個(gè)系統(tǒng)軟件的自動(dòng)化程度等方面都需要取得重大突破，這一過(guò)程可能會(huì)耗費(fèi)數(shù)十年的時(shí)間。但是，不可否認(rèn)原位生物打印所具有的諸多優(yōu)勢(shì)可能會(huì)使得其成為生物打印的一個(gè)重要發(fā)展方向。