低成本、易取得助益人體組織樣本供應樂高助陣3D列印機打造人類皮膚

THE MERIT TIMES

編譯／韋士塔 2023-05-20

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人體組織樣本並不容易取得。圖／網路

樂高積木不只是玩具，也能應用在科學領域。圖／網路

卡迪夫大學的樂高3D生物列印機，能印製人體組織樣本。圖／網路

研究人員使用樂高積木以及電腦，組成3D生物列印機。圖／網路

編譯／韋士塔

進行生物學研究時，常需使用人體組織樣本，但這些樣本的取得未必容易，通常需透過器官、血液或組織捐贈，供研究、醫學領域使用；為了解決人體組織樣本供應有限，以及所需尺寸不同的問題，英國科學家嘗試利用3D列印技術，並使用樂高積木建造這種生物印表機。

英國卡迪夫大學（Cardiff University）的研究人員指出，皮膚組織捐贈的數量目前仍無法滿足需求，因此，研究團隊決定自行設計低成本、容易取得的3D生物列印裝置。

研究人員指出，目前非捐贈的皮膚組織來源，主要依賴在實驗室培養的二維細胞培養物；3D生物列印機能把含活細胞的「生物墨水」（bio-ink）裝入墨水匣，裝入列印機後，再經過電腦程式編程，讓生物墨水印製成3D結構的組織樣本，更完美地複製人類或其他生物皮膚的複雜結構。

利用3D生物列印技術，研究人員能製作更理想的組織樣本，用來研究及對照健康與出現疾病的組織，也可提供更適合患者使用的人造皮膚。

然而，這類裝置的成本目前非常昂貴，採購每具生物列印設備的費用，往往高達數十萬甚至上百萬美元；儘管這項技術的前景可期，但由於相關領域的投資不足，幾乎沒有研究團隊或實驗室有足夠的預算支應這些費用。有鑒於此，卡迪夫大學的團隊決定自己動手，打造讓多數研究人員負擔得起的3D生物列印裝置。

研究團隊選擇的零件相當特別，是全世界最有名的益智玩具之一：樂高積木。卡迪夫大學藥學與製藥科學學院高級講師寇爾曼（Sion Coulman）表示，選用樂高積木並非玩笑，而是審慎選擇的結果；樂高積木的成本低廉，但製造時的精密度高，並採用全球通用的標準化零件；目前，已有一些傳統的3D列印機或其他裝置的部分零件使用樂高積木。

卡迪夫大學的研究團隊找來工程師、生物學家及軟硬體專家，共同設計3D生物列印機。研究人員測試後發現，使用樂高積木組裝的3D生物列印機，可順利印製生物材料，且能穩定印製出精確的組織樣本，足以在實驗室使用。

這種3D生物列印機的成本，每具約只需500美元（約新台幣1.5萬元）。更重要的是，這種新奇裝置的操作非常簡單，卻能產出精細的生物材料；列印機的噴嘴把含有細胞的凝膠狀物質噴射到培養皿後，透過噴嘴、培養皿的移動，逐層印出細胞層，複製人體組織的3D結構。

寇爾曼表示，研究團隊的目標是製作全尺寸皮膚模型，並使用不同類型的噴嘴來印製不同類型的細胞，從而製作出不同部位的組織樣本。

他表示，目前的進展讓他相當振奮，這種裝置可以模仿健康、患病的皮膚，幫助研究現有的治療方法，也奠定開發皮膚病新療法的基礎。

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