3D打印机可以通过逐层构建形状来制作各种有用的对象。科学家们使用同样的技术“生物打印”活体组织，包括肌肉和骨骼。
生物打印是一种相对较新的技术，主要通过反复试验推进。科学家们现在正在使用物理定律和预测计算机建模来改进这些技术并优化生物打印过程。这些新进展将在6月4日的AIP出版社的应用物理评论中进行评论。
最广泛使用的生物打印机是挤出，喷墨和基于激光的打印机。每种类型都涉及略有不同的物理，每种都有自己的优点和缺点。
该合着者Ashkan Shafiee说：“实现从'试错'到生物打印的'预测和控制'阶段的重大转变的唯一途径是理解和应用基础物理学。”
挤出打印机将称为bioink的材料装入注射器中，并通过活塞或气压迫使墨水打印出来。bioink可以是纯活细胞的集合或细胞在水凝胶或聚合物中的悬浮液。喷墨生物打印机以类似的方式起作用，但使用压电晶体或加热器从小开口产生液滴。激光打印机将激光束聚焦在色带上，在此色带上铺设一层薄薄的生物聚合物，从而实现高细胞活力。
通过生物打印产生的生物产品通常不能立即使用。虽然打印机可以创建单元的初始配置，但这些单元将成倍增加并重组为新配置。这个过程类似于胚胎发育时发生的过程，细胞与其他细胞融合并将自己分类到新的区域。
计算机建模技术是在2010年中期开发的，以优化生物打印的印刷后自组装步骤，其中组织的小碎片被递送到具有所需生物结构形状的支撑材料中，例如具有生物结构的器官。然后小片段进一步发展并自组装成最终的生物结构。
该模型涉及描述细胞之间吸引力和排斥力的方程。作者表明，使用这种方法进行模拟 - 称为细胞颗粒动力学或CPD - 正确地预测了在初始印刷步骤后细胞集合将被组装的模式。
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