除此之外,我们还对整个打印腔室进行了优化升级。之前的生物3D打印机的打印腔室是仿照生物胎盘设计的,以最大程度地保持打印出的器官组织的新鲜和活性,以供其长时间存活。
然而,在这台角膜生物3D打印机上,我们对打印腔室进行了重新优化,通过控制温度、湿度、PH值等,为打印出的角膜组织提供了一个非常良好的环境,以确保其活性。”
讲到这里,吴浩露出了一丝无奈的神色说:“即便如此,整个打印过程仍然面临着重重困难。
由于角膜非常薄,正常的角膜厚度一般在0.5~0.55mm和0.7~1.0mm之间。即使是最终的角膜厚度也只有一毫米,而正常角膜的厚度约为半毫米。
在这么薄的角膜中,又分为上皮细胞层、前弹性层、基质层、后弹性层和内皮细胞层。此外,角膜还含有丰富的感觉神经末梢和毛细血管。如何在这么小的厚度内实现如此多的分层,对打印的精度要求非常高。
然而,这样一来打印速度将大大降低,这是绝对不可接受的。因为角膜组织含水量较高,如果打印时间过长,即使采取保鲜措施,也会极大地降低角膜组织的活性,影响角膜的透光率,从而对移植后的视力恢复产生影响。
因此,整个打印时间必须缩短,最好将其控制在十个小时以内。
为此,我们设计了一种新的细胞打印喷头,喷头上有五个分喷头,每个喷头都可以独立工作。在打印过程中,这五个喷头可以根据器官组织内不同细胞的需要交替工作,各司其职。这种设计改变了之前双喷头的设计,大大提高了打印速度。
此外,五喷头的设计还能够自主编辑打印程序,根据器官组织细胞的排列顺序进行调整。也就是说,我们可以一次性打印五层,而无需分层打印。这样一来,打印出的器官组织质量大大提升,并进一步缩短了打印时间。
人工智能系统的加入可以实时检测打印出的组织质量。一旦检测到问题或瑕疵,可以随时重新进行打印,而不是等到打印结束后发现瑕疵导致整个成品直接废弃。