麻省理工學院的一個團隊研發(fā)出一種磁力驅動混合器，可在不損傷嬌嫩活細胞的情況下保持生物墨水的均勻性。

在3D生物打印的精微世界里，重力常常扮演著敵人的角色。活細胞經常會沉降至打印機針筒的底部。這種沉降現象會造成噴頭堵塞和組織分布不均。麻省理工學院的研究人員近期研發(fā)出一種名為"MagMix"的解決方案來應對這一問題。這款緊湊型磁力混合器能在整個打印過程中保持生物墨水的均勻性，從而能制造出更可靠、更穩(wěn)定的人體組織。

細胞的天然密度高于生物打印中使用的水凝膠。在制造大型組織所需的長時間打印過程中，細胞會逐漸沉降。麻省理工學院組織工程學尤金·貝爾職業(yè)發(fā)展教授瑞圖·拉曼解釋道："這種細胞沉降現象在長時間打印大型組織時會愈發(fā)嚴重，導致噴頭堵塞、細胞分布不均，以及打印出的組織之間一致性差。"拉曼指出，現有的方法往往難以維持一致性。她表示："現有的解決方案，比如在將生物墨水裝入打印機前進行手動攪拌，或使用被動式混合器，都無法在打印開始后保持均勻。"

MagMix為生物工程師提供了一種更主動、更精確的替代方案。

MagMix的工作原理

MagMix系統(tǒng)包含兩個主要組件：一個位于生物打印機針筒內部、尺寸微小的磁性螺旋槳；以及一個在針筒外部、通過電機驅動上下運動的永磁體。這種運動通過磁力控制內部的螺旋槳，無需直接接觸生物墨水。該設計既防止了污染，又能適配大多數標準生物打印機。研究團隊利用計算機模擬找到了理想的螺旋槳形狀，并用多種不同類型的生物墨水對設備進行了測試。

拉曼說："在多種生物墨水類型中，MagMix能防止細胞沉降超過45分鐘的連續(xù)打印時間，減少了堵塞，并保持了高細胞活性。"她解釋說，該系統(tǒng)對活性材料足夠溫和。"重要的是，我們證明了可以通過調整混合速度來平衡不同生物墨水的有效均質化需求，同時將施加于細胞的壓力降至最低，"她說道。研究人員甚至使用MagMix成功打印出了有功能的肌肉組織。

推動人類健康進步

穩(wěn)定可靠的生物打印技術最終可能減少動物實驗的需求。精確的組織模型使科學家能夠更安全地測試新藥。拉曼補充道："如果我們能打印出更接近人體真實組織的組織，就可以將它們作為模型，來更深入地了解人類疾病，或測試新療法的安全性和有效性。"美國食品藥品監(jiān)督管理局對此類替代測試方法表現出日益濃厚的興趣。更先進的生物打印技術使這些模型更容易被全美各地的實驗室所采用。

拉曼表示："我們的最終目標是實現再生醫(yī)學的應用，例如用3D打印組織替換體內病變或受損的組織，從而幫助恢復健康功能。"該團隊還看到了這項技術在機器人領域的潛力，他們希望利用打印出的肌肉來驅動"生物混合"機器。MagMix為這些復雜的未來應用提供了所需的可擴展性和可靠性。

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