体内生物打印：拓宽组织损伤治疗的新视野
Wenxiang Zhao, Chuxiong Hu, Tao Xu | Bioactive Materials 2023 | DOI: 10.1016/j.bioactmat.2023.01.018
标签: #综述 #组织工程 #生物打印 #术中修复 #再生医学
一、本文综述了什么
- 综述范围：聚焦“体内生物打印（In vivo bioprinting）”技术，系统梳理了从打印模态、生物墨水理化特性、打印设备硬件架构到术中临床集成管线的全链条进展，涵盖近十年该领域在皮肤、软骨、骨及肌肉修复中的关键突破。
- 核心问题：传统“体外打印+手术移植”策略面临培养周期长、微环境失配、运输损伤及形状不匹配等痛点。体内打印如何克服体内复杂生理环境（出血、组织动态形变、免疫反应）对墨水交联速度、组织粘附力及设备便携性的严苛要求？
- 综述结论：体内打印通过“原位沉积-原位交联-宿主微环境滋养”的一体化策略，显著缩短治疗窗口期并提升解剖匹配度。未来临床转化依赖于高粘附/快交联生物墨水、柔性/智能机器人平台及AI辅助术中导航的深度融合。
二、综合比较的核心结论
主题 A：体内生物打印的临床实施逻辑与适应症拓展
图1：体内生物打印修复组织损伤的临床实施流程与典型适应症分布
主题 B：打印模态与生物墨水的适配性挑战
图2：不同打印模态（挤出/液滴/光固化）与生物墨水理化特性的匹配关系
主题 C：手持式设备与多轴机器人系统的硬件演进
图3：手持式生物打印笔与多轴机械臂/机器人系统的硬件架构对比
主题 D：术中实时集成与临床转化路径
图4：术中实时成像反馈、AI路径规划与临床手术流程的集成管线
共识
- 体内打印是传统组织工程的必然演进方向，能显著缩短治疗周期并提升解剖匹配度。
- 生物墨水必须兼顾快速原位交联、湿组织强粘附与细胞友好性，单一材料难以满足所有需求。
- 设备需向“轻量化、模块化、智能化”发展，手持与机器人路线将长期并存并互补。
争议
- 交联机制选择：光固化效率高但存在深部穿透与光毒性争议；离子/酶促交联更安全但速度慢、力学强度低。
- 细胞来源策略：原位招募宿主干细胞 vs. 体外扩增后打印。前者免疫原性低但可控性差；后者功能明确但面临监管与成本压力。
- 设备控制权归属：完全自动化机器人 vs. 术者主导的手持设备。在复杂动态手术环境中，AI自主决策的可靠性与医疗责任界定尚无定论。
空白
- 动态微环境实时反馈：缺乏能在出血、组织搏动条件下实时调整打印参数的闭环控制系统。
- 标准化评价体系：体内打印支架的降解速率、力学支撑与宿主组织整合的长期随访数据匮乏。
- GMP级原位打印耗材：缺乏符合临床无菌标准、即用型（Ready-to-use）的高性能生物墨水与一次性打印耗材。
📊 原文配图
原文图 5
图5：原文图5：该图展示了论文的关键内容
原文图 6
图6：原文图6：该图展示了论文的关键内容
与我们的产品
| 产品 | 关联度 | 应用场景 |
|---|---|---|
| 3Brain HD-MEA | ⭐⭐⭐ | 用于评估体内打印构建的神经/心肌组织在动态微环境下的电生理活性与网络成熟度，验证打印结构的长期功能性。 |
| Cellink BIO X | ⭐⭐⭐⭐ | 作为体外墨水配方筛选与工艺优化的核心平台，可快速测试GelMA/AlgMA等光/离子交联墨水的流变性、细胞存活率及打印精度，加速体内打印墨水的临床前开发。 |
| Celvivo | ⭐⭐ | 提供高保真3D细胞培养与实时成像环境，用于模拟体内动态微环境，评估打印支架的降解行为、细胞迁移及血管化潜力，弥补动物实验前的体外验证缺口。 |
参考文献
- Zhao W, Hu C, Xu T. In vivo bioprinting: Broadening the therapeutic horizon for tissue injuries. Bioactive Materials. 2023; 25: 201-222. DOI: 10.1016/j.bioactmat.2023.01.018
- Keriquel V, et al. In situ printing of living tissues using a handheld bioprinter. Advanced Materials. 2017; 29(38): 1701101. DOI: 10.1002/adma.201701101
- O'Connell CD, et al. Development of the Biopen: a handheld device for surgical printing of adipose stem cells at a chondral wound site. Biofabrication. 2018; 10(1): 015019. DOI: 10.1088/1758-5090/aa9a95
- Ng WL, et al. In situ bioprinting of hydrogels for tissue engineering. Advanced Healthcare Materials. 2019; 8(18): 1900471. DOI: 10.1002/adhm.201900471
转发语：传统组织工程“体外造+体内植”的痛点正在被体内原位打印打破！这篇综述系统盘点了墨水配方、手持/机器人设备及术中AI集成的最新进展，直接指向临床转化瓶颈。看看我们的设备如何切入这个百亿级再生医学赛道👇
联系人：李东伟
📞 18045130660 🌐 https://www.biokingdom.top
📥 下载原文PDF：点击此处下载原文PDF