多伦多大学（UoT）和森尼布鲁克健康科学中心的研究人员开发了一种手持设备，该设备能够生物3D打印可以治愈伤口的皮肤。该设备被描述为“手持式3D打印机”，可以沉积覆盖伤口的生物墨水形成的材料片，有助于加速皮肤的愈合过程。它被设计为原位解决方案，以帮助加速严重大面积烧伤患者的伤口愈合过程。

手持式生物3D打印机。通过UoT拍摄。

3D打印皮肤

手持设备背后的项目由理查德·郑（IBBME博士研究生）领导，在Axel Guenther教授（MIE）的监督下，与Ross Tilley Burn中心主任Marc Jeschke博士及其团队密切合作。根据世界卫生组织（WHO）的数据，2018年估计有18万人死于烧伤，其中绝大部分发生在中低收入国家。手持式3D生物打印设备的首个原型于2018年首次亮相。“当时，大多数3D生物打印机体积大，工作速度低，价格昂贵并且与临床应用不兼容。”Axel Guenther博士评论道。

两年前开发的原型与研究人员在其论文中介绍的更新设备之间的区别在于，沉积的生物材料实际上可以治愈伤口：“以前，我们证明了我们可以将细胞沉积在烧伤上，但是在那里没有任何证据表明有任何伤口愈合的好处-现在我们已经证明了这一点。” Guenther解释说。3D打印在开发医疗皮肤治疗和伤口护理的创新解决方案中发挥了关键作用。例如，2018年，国有非营利性研究与开发机构芬兰VTT技术中心的科学家开发了可治愈和监测皮肤伤口的纳米结构纤维素3D可打印智能敷料和3D打印电路板。

手持式3D生物打印机将皮肤细胞沉积到基材上

手持式生物3D打印机

研究人员解释说，当前的烧伤护理方法（自体皮肤移植）在尝试治愈大面积全身烧伤时无效。自体皮肤移植是一种将健康皮肤从身体其他部位移植到伤口上的方法，无法提供足够的健康皮肤来治愈全层灼伤。这些严重的烧伤的特征是破坏了皮肤的最外层和最内层，常常覆盖了人体的很大一部分。研究人员在论文中解释说：“当前的护理标准包括从伤口上去除受损的组织，然后将自体皮肤移植物与使用皮肤刀直接从患者自身皮肤中获得的组织一起应用。但是，大面积烧伤通常会留下不足以供采摘的健康皮肤，这在严重受伤的情况下就无法应用。”

手持式3D打印机通过使用滚轮来分配均匀的生物材料薄片，该薄片由间充质基质细胞（MSC）生物墨水组成。 MSC是干细胞，根据其环境分化为专门的细胞类型。因此，在这种情况下，MSC bioink可促进皮肤再生并减少疤痕。

左起：Axel Guenther教授（MIE）和博士候选人Richard Cheng（IBBME）。摄影：Daria Perevezentsev / UoT。

为了解决自体皮肤移植在治疗大面积烧伤创面中的局限性，研究人员开发了手持式3D生物打印机，以便可以轻松地以用户友好的方式应用生物材料：“手持式仪器的模块化设计使操作员完全控制所得皮肤前体片的物理尺寸和材料组成。自2018年原型设计以来，手持式生物打印机已经进行了10次重新设计。该团队旨在开发一种最终产品，供手术室的外科医生使用。当前的原型包括一个一次性使用的微流控打印头，以确保灭菌效果；一个软轮跟随打印头的轨道，从而可以更好地控制较宽的伤口。

Jeschke认为，在未来五年内，可以在临床环境中看到手持式皮肤打印机：“一旦在手术室中使用过，我想这台打印机将大大改变人们的生活。有了这样的设备，它可能会改变我们实践烧伤和创伤护理的方式。”

论文“用于皮肤前体薄片伤口保形递送的手持式仪器可改善全层烧伤的愈合”，发表在《生物制造》杂志上。