标准 3D 打印使用数字蓝图用塑料或树脂等材料制造物体，而 3D 生物打印则用活细胞或生物墨水制造生物部件和组织。第四个维度——随时间的形状变化——可以通过结合材料来实现，这些材料使打印的结构能够以预编程或按需方式响应外部信号多次变形。
生物打印 4D 构造为科学家提供了更好地模拟真实组织发育、愈合和正常功能过程中发生的形状变化并制造复杂结构的机会。
科学杂志 Advanced Materials 上的一项新研究描述了一种新的载有细胞的生物墨水的开发，该生物墨水由紧密堆积的薄片状微凝胶和活细胞组成，用于生物打印 4D 结构。这种新系统能够生产出能够在生理条件下改变形状的富含细胞的生物结构。
这项名为“用于四维活细胞生物打印的堵塞微薄片水凝胶”的研究由伊利诺伊大学芝加哥分校的工程师撰写，他们创造了生物墨水并进行了原型水凝胶的实验。
他们的实验产生了各种复杂的生物结构，具有明确的配置和高细胞活力，包括 4D 软骨样组织形成。进一步的设计展示了在一次打印中制造的生物构造中复杂的、多个 3D 到 3D 的形状转换。
“这种生物墨水系统提供了打印生物结构的机会，这些生物结构能够随着时间的推移实现比以前更复杂的结构变化。这些富含细胞的结构具有可预编程和可控的形状变形，有望更好地模拟人体的自然发育过程，并可以帮助科学家对组织形态发生进行更准确的研究，并在组织工程方面取得更大的进步，”研究通讯作者 Eben Alsberg、Richard 说Loan Hill 主席，他在生物医学工程、机械和工业工程、药理学和再生医学以及骨科等部门任职。
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