樂高積木具有標準化零件，在世界各地隨處可見。 卡迪夫大學, 作者提供
為生物學研究採購人體組織樣本並不總是那麼容易。 雖然它們是通過器官捐贈或從手術過程中切除的組織中合乎道德地獲得的，但科學家們發現它們越來越難以獲得。
這不僅僅是因為人體組織樣本供應有限。 在任何給定時間進行的許多項目所需的特定大小和類型的組織樣本的可用性也受到限制。 這就是為什麼我們決定通過構建我們自己的低成本、易於訪問的打印機來解決這個問題，該打印機能夠使用世界上最受歡迎的玩具之一創建人體組織樣本。
3D 生物打印的出現為解決組織樣本採購困難提供了一個潛在的解決方案。 該技術涉及將包含活細胞的“生物墨水”裝入墨盒。 然後將其加載到生物打印機中。 編程後，生物打印機打印載有細胞的生物墨水以形成旨在復制生物組織複雜結構的 3D 結構。
與我們大多數人在大部分研究中仍然依賴的在平板上生長的二維細胞培養物不同，生物打印機使科學家能夠在三個維度上培養細胞。 這更好地複制了人類生物學的複雜結構。 換句話說，生物打印技術使研究人員能夠製作更具可比性的模型來研究健康和患病的組織。
問題在於，這些機器的成本高得驚人，高達數十甚至數十萬英鎊。 很少有研究團隊，包括我們的研究團隊，能夠擴展他們的預算來支付這種支出，無論這項技術承諾多麼具有開創性。
這就是導致我們問自己是否可以構建我們自己的負擔得起的 3D 生物打印機的原因。 答案是肯定的，我們決定使用樂高積木。
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任何曾經對它進行過修補的人都會知道，樂高不僅極其便宜且用途廣泛，而且它的製造精度非常高，採用全球通用的標準化零件。
我們還知道樂高已經被用於創建傳統的 3D 打印機。 但仍然不確定的是，我們是否可以採用樂高 3D 打印機的基本概念——用塑料打印固體 3D 結構——並設計出可以打印軟生物材料的打印機。
輸出需要精確、可靠和穩定才能在我們的實驗室中使用。
我們必須在加的夫實驗室的一個角落裡使用我們自己的經濟實惠的高規格生物打印機，使用標準樂高積木、他們的機械子品牌 Lego Mindstorms 和實驗室泵，這是研究實驗室中常見的設備。 一個由工程師和生物學家組成的多學科團隊共同設計、設計、構建和編程我們的生物打印機。
3D 生物打印機由 Lego 和 Lego Mindstorms 構建。
卡迪夫大學, 作者提供
我們的生物打印機仍處於起步階段，建造成本為 500 英鎊，可達到生產精細生物材料所需的精度水平。 它執行此操作的方法非常簡單。
噴嘴將充滿細胞的凝膠狀物質噴射到培養皿上。 該設備的核心是一台迷你 Lego Mindstorms 電腦。 該設備在擠出充滿細胞的凝膠時，在機械上下移動噴嘴的同時前後移動培養皿。 這些可編程的運動構建了細胞層，以逐層複製人體組織的 3D 結構。
我們的生物打印機現在正被用於創建皮膚細胞層，致力於製作全尺寸皮膚模型。 它還可以通過使用不同類型的噴嘴來打印不同類型的細胞，從而在組織樣本中構建各種複雜性來對其進行修改。 這是一個令人興奮的機會，可以模仿健康和患病的皮膚，研究現有的治療方法並設計新的療法來治療各種皮膚病。
未來
我們的生物打印機不僅可以為我們提供準確的人體皮膚模型，還可以將患病細胞添加到我們生產的健康模型中。 這將使我們能夠研究皮膚狀況如何發展以及健康細胞和患病細胞如何相互作用。 它還將使我們能夠了解皮膚病的進展情況以及如何開發潛在的治療方法。
使用樂高 3D 生物打印機打印合成人體皮膚。
我們提供了有關如何構建樂高 3D 生物打印機的詳細信息，並就如何在世界任何地方的任何實驗室中重建此設備提供了明確的說明。 在研究經費如此緊縮的時候，我們提供了一種開源、可訪問且負擔得起的替代品，以替代超出大多數研究人員預算的重要設備。
很簡單，我們希望我們的樂高生物打印機能夠讓研究人員進行開創性的研究，因為這最終將導致更好地理解生物學並進一步改善人類健康。
這項工作由英國皮膚基金會資助。 這篇文章是與 Jo Blankley（卡迪夫大學）一起起草的。
這項工作由英國皮膚基金會資助
Translated By GNMT, Written By Sion Coulman, Senior Lecturer at the School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences, Cardiff University, https://theconversation.com/we-built-a-human-skin-printer-from-lego-and-we-want-every-lab-to-use-our-blueprint-203170