罗切斯特大学与康奈尔大学的研究人员将一台标准3D打印机改装为成本约450美元的生物打印机，能够构建超过100层高的活体结构。

该设备还可打印带中空腔体的形状，使科学家能更好地控制含活细胞材料的几何结构。

研究人员旨在解决生物打印的两个问题：商用设备成本可超过10万美元；所打印的柔软结构在固化前可能坍塌。

450美元改装标准3D打印机

传统3D打印机逐层沉积熔融塑料。团队将塑料耗材挤出机构替换为注射泵，用于挤出生物墨水（bio-ink）。生物墨水由活细胞与聚合物溶液混合而成，打印后固化为凝胶，将细胞固定在成型结构中。

注射泵还可回抽墨水。这使打印机更能控制材料停止流动的位置，减少溢料导致的打印边缘模糊。

罗切斯特大学生物学教授安妮·迈耶（Anne Meyer）表示：“我们的目标是利用廉价、易获取的部件制造自制（DIY）生物打印机，使其成本可负担，并便于其他科学家在自己的实验室中搭建。”

支撑凝胶将打印高度提升至100层以上

此前的自制生物打印机只能打印不足20层高的结构。为构建更高打印件，团队将生物墨水沉积到柔软的支撑凝胶中，即浆料（slurry）。

周围凝胶在每层固化时将其固定，使打印机可继续添加材料，而不会导致下层坍塌。

同一支撑方式可在打印件内部保留中空空间。这些腔体可使更多材料表面暴露于周围环境。

迈耶表示，这种几何结构可帮助嵌入的细菌摄取营养或响应环境信号，也可使细菌产生的物质更快地从材料中扩散出去。

对形状的控制可能对处理污染水体或降解塑料废弃物等应用具有重要意义。

在这两类应用中，细菌种类决定材料功能，而几何结构影响材料与周围环境的接触面积。

打印微生物存活至少四周

研究人员制备了两种支撑凝胶。一种可使成型结构易于取出。

另一种允许团队将打印件留在凝胶中孵育。在该版本中，嵌入微生物至少存活四周。采用此前方法时，打印细菌约九天后开始死亡。

更长的存活期有助于研究生物膜（biofilm），即生长在表面的三维微生物群落。两种凝胶为科学家提供了依据研究目标选择的空间。

他们可利用该方法制作更接近医学相关生物膜的打印件用于实验室研究，或为依赖材料保持形状的实验生产更坚固的活体结构。