截至本月初，超过4000美国人正在等待接受心脏移植。随着心脏的衰竭，这些患者没有其他选择;心脏组织，不像其他身体部位，一旦被损坏是无法自身治愈的。幸运的是，卡内基·梅隆大学一个团队最近的研究，可能有一天将不再需要移植来修复受损的器官。

 “我们已经能够获得冠状动脉的MRI图像和胚胎心脏的3-D图像，并且利用非常柔软的材料，如胶原蛋白、藻酸盐和纤维3D生物打印他们，使其具有前所未有的分辨率和质量，” 卡内基·梅隆大学材料科学与工程和生物医学工程副教授Adam Feinberg说。Feinberg领导了再生生物材料和治疗小组，并且该组的研究结果发表在10月23日出版的《科学进展》杂志上。

 “正如Feinberg教授在生物印刷工作中出色展示的那样，我们CMU的研究人员就这样不断的为那些可能对社会产生变革性影响的问题开发新的解决方案，”卡耐基梅隆大学工程学院院长Jim Garrett说。 “我们期望看到三维生物印刷作为大量医疗应用的重要工具能够继续增长。”

传统的3-D打印机可构建通常由塑料或金属制成的硬物，它们通过将材料一层一层的沉积到表面来创建3-D物体。打印每一层都需要下面的层提供稳固的支撑，所以用像凝胶这样的软质材料来打印受到了限制。

 “在过去十年中，各种材料的3-D打印一直是组织工程中的一个共同趋势，但是到现在为止，还没有人开发出一种用于装配类胶原蛋白和纤维蛋白的常见组织工程凝胶的方法，”卡内基·梅隆大学生物医学工程研究生、该研究的主要作者TJ Hinton说。

 “软质材料（有点像我们吃的果冻）所面临的挑战是当在空气中进行3-D打印时，他们会在自己的重力作用下发生塌陷，”Feinberg解释说。 “因此，我们开发了一种在支撑槽材料内部打印这些软性材料的方法。从本质上讲，我们在一种凝胶中打印另一种凝胶，这使得我们能够在层层打印时准确地定位软质材料”。

这项技术的一个重大进步（称为FRESH，或“悬浮凝胶自由形式的可逆嵌入”）是，支撑凝胶可以容易地融掉并通过加热到体温来除去，这不会损坏被生物打印的脆弱生物分子和活细胞。作为下一个步骤，该团队正努力将真正的心脏细胞合并到这些3-D打印的组织结构中，提供一个支架帮助形成收缩肌肉。

生物印刷是一个不断发展的领域，但到目前为止，大多数的3-D 生物打印机的成本超过$ 100,000并且操作需要专业知识，这就限制其更广阔的应用。但是，Feinberg的团队已经能够制备一系列消费级的3-D打印机，通过利用开源硬件和软件，其成本可低于$ 1,000。

 “不仅成本低了，通过使用开源软件，我们可以微调打印参数，优化我们正在做的东西，并最大限度地提高我们正在印刷物体的质量，” Feinberg说。 “这使我们能够真正加快该领域新材料的开发和创新。我们也可以通过在开源许可的条件下公布3-D打印机设计来进行回馈。”

新材料在线编译整理——翻译：王晶晶   校正：摩天轮